zbiorek zadań - Kompetencje kluczowe drogą do kariery

ZBIOREK
ZADAŃ
Z FIZYKI
Opracowany w ramach projektu
„Kompetencje kluczowe drogą do kariery”
ZESPÓŁ SZKÓŁ TECHNICZNYCH
W CZŁUCHOWIE
zespół P1F2
1
Skład zespołu :
1. Nylec Patrycja
2. Marzec Iwona
3. Twardowska Paulina
4. Jastrzębowska Karolina
5. Lachowska Martyna
6. Mikołajczak Agnieszka
7. Sawicki Wojciech
opiekun zespołu Andrzej Kiejzik
2
Spis treści
1. Elementy kinematyki ……………………………… 4
2. Elementy dynamiki ………………………………. 10
3
3. Praca, moc, energia ………………………………
12
4. Grawitacja ……………………………………….
15
5. Fale mechaniczne ……………………………….
18
6. Hydromechanika ……………………………….
20
7. Własności ciał …………………………………..
22
8. Prąd elektryczny ………………………………..
24
9. Indukcja elektromagnetyczna …………………
28
10. Elektrostatyka ………………………………
29
11. Literatura ……………………………………
31
ELEMENTY KINEMATYKI
Zad. 1 Mucha porusza się wzdłuż promienia obracającej się płyty, która z
kolei przewożona jest windą jaki tor ruchy obserwujemy stojąc
a) na płycie
b) w windzie obok płyty
c) będąc poza windą
Zad.2 Dwa ciągi schodów ruchomych poruszają się ze stałą prędkością 0,75
[m/s] jedna do góry druga w dół .
a) z jaką prędkością należałoby schodzić w dół po schodach jadących do
góry, aby nie przesuwać się względem pasażerów stojących na
schodach jadących w dół
b) z jaką prędkością należałoby schodzić w dół po schodach jadących do
góry, aby stale znajdować się w tym samym miejscu
Zad.3 Samolot porusza się z prędkością 720 [km/h] i strzela pociskiem w
stronę uciekającego bombowca, który porusza się z prędkością 0,12[ km/s. ]
Prędkość pocisku względem strzelającego samolotu wynosi 800[m/s. ]
Oblicz z jaką prędkością pocisk uderzy uciekający samolot.
Zad.4 Prędkość ciała rozłożono na dwie składowe o jednakowych wartościach
V1=V2=6[m/s] i tworzące kąt α= 120o znajdź wartość i kierunek prędkości
ciała .
4
zad.5 Oblicz prędkość pionowego opadania kropli deszczu, jeżeli na oknie
jadącego z prędkością V=[90km/h] zostawia ona ślad tworzący z pionem
kąt α= 75o.
zad. 6 Po rzece płynie łódka. Która skierowana jest cały czas prostopadle do
nurtu. Droga łódki względem brzegu po przepłynięciu rzeki wynosi
L=300[m], droga gałązki płynącej z nurtem w tym samym czasie wynosi
S=180[m]. Ile wynosi szerokość rzeki?
Zad.7 Dźwig podnosi ciało z prędkością V1= 20m/min i jednocześnie przesuwa
się po szynach z prędkością V2= 10[m/min]. Olicz wartość prędkości ciała
względem Ziemi i kąt, jaki ona tworzy z pionem.
Zad. 8 Samolot pasażerski leci dokładnie w kierunku północnym z prędkością
V1=432 [km/h] względem Ziemi. Podczas lotu wieje wiatr zachodni z
prędkością V2=35[m/s].
a) Jaki kąt tworzy kadłub samolotu z kierunkiem północnym?
b) Z jaką prędkością poruszałby się samolot przy bezwietrznej
pogodzie?
Zad. 9 Samolot porusza się w powietrzu przy bezwietrznej pogodzie z
prędkością V1=800 []km/h. Jeżeli ze wschodu na zachód wieje wiatr z
prędkością V2=15[m/s], to jaki kąt z południkiem powinna tworzyć oś
kadłuba samolotu, aby leciał on:
a) na wschód
b) na południe
c) na północ
oraz jaka by była wartość jego prędkości względem Ziemi w każdym
z tych przypadków.
5
Zad.10 Na rysunku przedstawiono wykres zależności drogi do czasu . Oblicz
prędkość ciała w trzeciej i piątej sekundzie, oraz prędkość średnią
całego ruchu
S[m ]
))]
[[m][
m]18
16
14
12
10
8
6
4
2
1
6
2
3
4
5
6
t [s]
Zad.11 Na rysunku przedstawiono wykresy przemieszczania się dwóch ciał.
Narysuj wykresy prędkości tych ciał przyjmując skalę prędkości 1[cm]= 0,5[m/s]
S [m]
9
8
6
4
2
2
4
6
8
10
12
t [s]
Zad.12. Na rysunku pokazano wykres zależności prędkości od czasu.
Narysuj wykres drogi od czasy
V [m/s]
4
2
t [s]
5
-2
7
10
15
Zad.13 Impuls lasera wysłany w kierunku Księżyca odbił się od jego
powierzchni i powrócił na Ziemię po czasie t= 2,533 [s] . Ile wynosi odległość
Księżyca od Ziemi jeżeli prędkość światła wynosi c= 3.108 [m/s]
zad. 14 Z jaką stałą prędkością porusza się rakieta przebywająca drogę s w czasie t,
jeżeli drogę ∆s = 60[m] dłuższą przebywa w czasie o ∆t = 0,01 dłuższym?
zad. 15 Samolot po starcie wznosił się w powietrze pod kątem α = 20o do
poziomu z prędkością v = 216 [km/h]. jaka wysokość osiągnie ten samolot po
czasie ∆t = 10s od chwili oderwania się od pasa startowego?
Zad. 16 Obok stacji benzynowej przejechała ciężarówka. Po czasie t ze stacji
wyjechał samochód osobowy, który zaczął gonić ciężarówkę jadąc ze średnią
prędkością „n” razy większą od prędkości ciężarówki jadącej ruchem
jednostajnym. Po jakim czasie samochód dogoni ciężarówkę?
Zad. 17 Ze skrzyżowania rusza samochód w chwili, kiedy na następnym
skrzyżowaniu odległym o l zapala się zielone światło. Cykl zmiany świateł jest
następujący: zielone – żółte – czerwone – zielone – żółte – czerwone itd., a
czas świecenia się świateł przedstawia się następująco: zielone – t1, żółte – t2,
czerwone – t3. z jaką prędkością powinien jechać samochód, aby na najbliższe
skrzyżowanie wjechał przy zielonym świetle w dowolnym kolejnym cyklu
zmiany świateł?
8
Zad. 18 Na rysunku 15 pokazano zależność prędkości ciała od czasu. Oblicz
przyspieszenie ciała w chwilach t1 = 1 s, t2 = 3 s, t3 = 5 s.
V[m/s]
4
2
t[s]
2
9
4
6
ELEMENTY DYNAMIKI
Zad. 1 Krążek hokejowy o masie m pada prostopadle na bandę z prędkością v i
po zderzeniu z bandą odbija się od niej z taka samą co do wartości prędkością,
nie zmieniając kierunku ruchu. Czas zderzenia krążka z banda wynosi t. Znaleźć
wartość siły z jaką krążek uderzył w bandę.
Zad. 2 Jednorodna lina leży na stole tak, że jej część zwisa ze stołu. Lina
zaczyna się zsuwać, gdy długość części zwisającej stanowi 25% jej długości
całkowitej. Obliczyć wartość współczynnika tarcia liny o stół.
Zad. 3 Ciało o masie m1 = 2 [kg] porusza się po płaszczyźnie poziomej
naprzeciw drugiego ciała o masie m2 = 1,5[ kg] Prędkości obu ciał bezpośrednio
przed zderzeniem były odpowiednio równe v1 = [1m/s] i v2 = 2[m/s]. Jak długo
będą te ciała w ruchu po zderzeniu doskonale niesprężystym, jeśli współczynnik
tarcia wynosi f = 0,05? Przyjąć g = 10 [m/s2].
Zad. 4 Pociąg, ciągnący wagony, hamuje zmieniając jednostajnie swoją
prędkość od wartości v1 = 15[m/s] do wartości v2 = 9 [m/s] w czasie t = 3[s].
Przy jakiej granicznej wartości współczynnika tarcia walizki o półkę wagonu,
walizka zacznie zsuwać się z półki podczas hamowania? Przyjąć g = 10[m/s2].
Zad. 5 Wózek o masie M = 160 [kg] porusza się z prędkością v = 2 [m/s].
Dogania go chłopiec, którego masa wynosi m = 40 [kg] i prędkość u = 5 [m/s] i
wskakuje do niego. Ile będzie wynosić prędkość wózka z chłopcem? Ile
wynosiłaby ta prędkość, gdyby chłopiec wskoczył na wózek biegnąc naprzeciw
wózka?
Zad. 6 Strefa zgniotu samochodu wynosi l = 0,5[m]. Samochód przed
zderzeniem jechał z prędkością v = 15 [m/s]. Z jaką siłą kierowca, ważący m =
100 [kg] , uderzyła w poduszkę powietrzną? Przyjąć, że ruch samochodu w
trakcie zderzenia jest jednostajny prostoliniowy.
10
Zad. 7 W klocek o masie m strzelamy z pistoletu. Pocisk posiada szybkość Vo
i masę m2. Z jaką szybkością będzie się poruszać klocek po wbiciu pocisku?
Zad. 8 Po tej samej prostej, w przeciwne strony, poruszają się: ciało o masie m1
z szybkościąV1 oraz ciało o masie m2. Jaką szybkość musi mieć ciało o masie
m2, aby po niesprężystym zderzeniu oba ciała pozostały w spoczynku?
Zad. 10 Z jaką prędkością po wystrzale odskoczy do tyłu karabin o masie
m1=5[kg] , jeśli masa wystrzelonego pocisku m2=0,02[kg], a jego szybkość
początkowa Vo=700[m/s]
11
PRACA MOC ENERGIA
Zad.1 Rakietę o masie m = 100 [kg] wystrzelono z powierzchni Ziemi z
prędkością równą co do wartości I prędkości kosmicznej. Obliczyć wartość siły
grawitacyjnej działającej na rakietę w maksymalnej, możliwej odległości rakiety
od Ziemi. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Ziemi jest równe g =
9,815 [m/s2].
Zad.2 Ciało o masie m = 0,1 [kg] spada swobodnie z wysokości h1 = 1[m] i
po zderzeniu z podłożem odbija się na wysokość h2 = 0,8[m]. Znaleźć pęd
uzyskany przez podłoże. Jaka ilość ciepła wydzieli się w wyniku zderzenia?
Przyspieszenie ziemskie g = 10 [m/s2]. Opór powietrza pominąć.
Zad. 3 Z karabinu wystrzelono prostopadle do grubej deski drewnianej pocisk z
prędkością v1. Pocisk wbił się w kłodę na głębokość d. Jaką prędkość powinien
mieć pocisk, aby wbić się w deskę na dwukrotnie większą głębokość?
Zad. 4 Samochód o masie m = 1500 [kg] zjeżdża z góry przy wyłączonym
silniku ze stałą prędkością v = 15 [m/s]. Spadek góry wynosi h = 5 [m] na każde
s = 100 [m] drogi. Jaką średnią moc powinien rozwijać silnik tego samochodu,
aby poruszał się z taką samą stałą prędkością pod tą samą górę? Przyjąć g = 10
[m/s2].
Zad. 5 Pociąg o masie 150 ton ma osiągnąć na poziomym torze prędkość
10[m/s] po upływie 40 [s] od wyruszenia ze stacji. Oblicz średnią moc tego
parowozu.
12
Zad. 6 Chłopiec na sankach zjeżdża z góry bez prędkości z wysokości h.
Długość zbocza góry jest równa „L” . Masa chłopca wraz z sankami wynosi m.
Jaką drogę po torze poziomym pokona chłopiec na sankach? Współczynnik
tarcia sanek o podłożę jest stały na całej trasie i równy „f”.
Zad.7 Podczas ruchu układu przedstawionego na rysunku nie występują żadne
opory, nitki są nierozciągliwe, a masa bloczka jest pomijalnie mała. W pewnym
czasie energia kinetyczna klocka nr 1 wzrosła o 1J. jak zmieniła się energia
potencjalna klocka nr 3 ?
Zad.8 Pocisk o masie 30[g], lecący z prędkością 144[km/h], wbił się w
drzewo. O ile wzrosła energia wewnętrzna drzewa i pocisku?
Zad.9 Z jaką prędkością początkową podana w [km/h] należy rzucić pionowo
ciało aby wzniosło się na wysokość jednego kilometra?
13
Zad.10 . Stalowa kulka spada swobodnie z wysokości 2[m] na posadzkę i
odbija się od niej tracąc przy tym 30% energii kinetycznej, która jest zużywana
na ogrzanie kulki i posadzki. Jak wysoko wzniesie się kulka po odbiciu się od
posadzki?
Zad. 11. Piłkę rzucono pionowo do góry z prędkością początkową 8[m/s].
a) Na jaką maksymalną wysokość wzniesie się piłka?
b) Jaka będzie prędkość piłki na wysokości 2[m] nad ziemią?
Zadanie rozwiąż stosując zasadę zachowania energii.
Zad. 12. Ciało rzucono pionowo do góry z prędkością początkową v0=16[m/s].
Jaką prędkość będzie miało to ciało na wysokości równej 1/4 największego
wzniesienia? (Rozwiąż stosując zasadę zachowania energii)
Zad 13. Rzucamy poziomo ciało o masie m z szybkością v0 z wysokości . h
a) jaką energię kinetyczną posiada ciało w chwili uderzenia w Ziemię?
b) jaka będzie jego szybkość końcowa?
Zad.14 .
Na jakiej wysokości ponad powierzchnią Ziemi energia kinetyczna ciała
spadającego z wysokości h jest równa jego energii potencjalnej?
Zad. 15 Jak wysoko wzniesie się kula wyrzucona pionowo do góry z
prędkością 4 [m/s] ?
14
GRAWITACJA
Zad. 1. Ze szczytu wieży o wysokości h = 20 [m] wyrzucono ciało nadając mu
prędkość poziomą V = 10 [m/s]. W jakiej odległości od podstawy wieży ciało
spadnie na ziemię, z jaką prędkością uderzy i pod jakim kątem.
Zad 2. Ze szczytu wieży o wysokości h = 30 [m] wyrzucono z prędkością
V=10 [m/s] poziomo do powierzchni ziemi ciało. W jakiej odległości od wierzy
należy ustawić ścianę, aby ciało trafiło w nią na wysokości h1 = 10 [m].
V
h
h1
Zad. 3 Ciało spadające swobodnie przebyło pierwszą połowę swojej drogi w
czasie 2[s]. Oblicz z jakiej wysokości spadło, z jaką prędkością uderzyło w
podłoże i w jakim czasie przebyło drugą połowę drogi.
15
Zad. 4 Dwie krople odrywają się od krawędzi dachu i spadają swobodnie w dół
w odstępie 1[s] jedna po drugiej. Ile wynosi odległość między nimi po 3[s] od
chwili oderwania się pierwszej kropli?
Zad. 5 Kulka spadła swobodnie z wysokości 20[m]. Oblicz prędkość średnią
kulki i prędkość kulki w odległości 5[m] od podłoża
Zad. 6 Z ziemi wyrzucono kamień pionowo w górę z prędkością 20[m/s]. Na
jaką maksymalną wysokość wzniesie się kamień, po jakim czasie powróci on na
ziemię i z jaką prędkością w nią uderzy?
Zad. 7 Z balonu wznoszącego się pionowo w górę z prędkością v0=10[km/h]
spuszczono z wysokości h=30[m] kamień o masie m=1kg . Po jakim czasie „t” i
z jaką prędkością „vk” kamień spadnie na ziemię? Przyjąć do obliczeń
g=10[m/s2].
Zad 8 Z dachu budynku o wysokości 10m wyrzucono pionowo w górę kamień.
Kamień zatrzymał się po przebyciu drogi 6[m]. Z jaką prędkością wyrzucono
kamień? Po jakim czasie kamień uderzy w ziemię i z jaką prędkością?
Zad 9 Doniczka spada z parapetu okna i przelatuje w ciągu 0,4 [s] obok okna o
wysokości 2 [m] znajdującego się piętro niżej. Jaka jest wysokość piętra w tym
budynku? Pomiń opór powietrza.
Zad 10 Z wysokości 10 [m] upuszczono piłkę. Jednocześnie z ziemi
wyrzucono pionowo z prędkością 10 [m/s] drugą piłkę, dokładnie pod pierwszą.
Przy zaniedbaniu oporu powietrza:
16
a) Znajdź zależność od czasu odległości między piłkami
b) Jakim ruchem poruszają się względem siebie piłki?
c) Po jakim czasie od rozpoczęcia ruchu nastąpi zderzenie?
Zad 11 Dwa ciała znajdowały się w stanie spoczynku na tej samej wysokości.
Jedno z nich spadało swobodnie, drugie wystrzelono jednocześnie poziomo z
prędkością początkową o wartości 2,5 [m/s] w kierunku pierwszego. Ciała
zderzyły się 40 [m] poniżej położenia początkowego. Jak daleko znajdowały się
one w chwili rozpoczęcia ruchu?
Zad 12 Po jakim czasie moneta zrzucona z wysokości 1[m] osiągnie Ziemię
przyjąć g = 10 [m/s2]
Zad. 13 Do jakiej wartości wzrośnie prędkość ciała rzuconego poziomo z
prędkością początkową 40[m/s] po upływie 3[s] (opór powietrza
zaniedbujemy):
Zad. 14 W ostatnich latach w Finlandii odbywają się mistrzostwa w rzucie
telefonem komórkowym na odległość. Dotychczasowy rekord należy do Jaano
Natansena, który rzucił swą komórką na odległość 103 [m] i 10 [c]m.
Zakładając, że uzyskał on maksymalny zasięg i pomijając opory ruchu, proszę
obliczyć z jaką prędkością oraz na jaką maksymalną wysokość wyrzucił swój
telefon Natansen. Przyjąć g=9,81 [m/s2].
17
FALE MECHANICZNE
Zad. 1 Wykres przedstawia zależność położenia wahadła od czasu.
x (cm)
t (s)
Odczytaj z wykresu:
a) amplitudę drgań
b)
okres drgań wahadła
Oblicz częstotliwość drgań wahadła.
Narysuj na tym samym rysunku, wykres zależności położenia od czasu dla
ruchu o dwa razy większej częstotliwości drgań.
Zad. 2 Źródło fali drga z częstotliwością 0,2 [Hz]. Prędkość rozchodzenia się
fali wynosi 12 [m/s]. Oblicz długość tej fali.
Zad. 3 Odległość od węzła do sąsiedniej strzałki fali stojącej wynosi 4 [cm] .
Ile wynosi długość fali?
18
Zad.4 Przed startem rakiety kosmonauta zawiesił w swojej kabinie wahadło
sekundowe. Podczas pionowego startu kosmonauta zauważył, że wahadło
wykonuje 2 wahnięcia w ciągu 1 [s]. Jakiemu przeciążeniu (przyspieszeniu)
podlegał wtedy kosmonauta.
Znamy g = 9,8 [m/s2].
Zad. 5 Okres wahań drugiego wahadła jest o 0,2 [s] dłuższy niż pierwszego, a
jego długość jest czterokrotnie większa. Oblicz częstotliwość drgań pierwszego
wahadła.
Zad. 6 Jednorodna kula o promieniu r zawieszona jest tak, że może się obracać
wokół osi stycznej do jej powierzchni. Wyznacz częstotliwość, z jaką drga jako
wahadło fizyczne.
Zad.7 . Punkt materialny wykonuje drgania, których okres wynosi 2,4[s]. Po
jakim czasie wychylenie punktu materialnego z położenia równowagi osiągnie
połowę amplitudy:
Zad. 8. Ciało wykonujące drgania harmoniczne o amplitudzie 5cm osiąga
maksymalną prędkość 20 [cm/s]. Jaką wartość ma maksymalne
przyspieszenie ciała
Zad. 9 Wahadło składa się z kulki o masie 0,5[kg] zawieszonej na nieważkiej
nici o długości 1[m]. Podczas wahań kulka osiąga maksymalną prędkość
1,4[m/s]. Jaka największa siła naciągająca nić na której wisi wahadło.
19
HYDROMECHANIKA
Zad.1 Oblicz ciśnienie jakie wywiera ciecz o ciężarze 2500[N] na powierzchnię
kwadratową o boku 0,5[m].
Zad.2 Oblicz ciśnienie hydrostatyczne na głębokości 10[m], jeżeli gęstość
cieczy wynosi 850[kg/m3]
Zad.3 Oblicz siłę jaką można położyć na tłok prasy hydraulicznej o
powierzchni 1200[cm2], jeżeli na drugim tłoku o powierzchni 30[cm2]
przyłożono siłę 150[N].
Zad.4 Oblicz ciśnienie hydrostatyczne w cieczy o gęstości 1000[kg/m3], na
głębokości 5[m].
Zad. 5 Na powierzchnię prostokątną o bokach a = 150[cm], b = 2[m] działa
siła 15000[N].Oblicz ciśnienie wywierane przez tą siłę.
Zad.6 Jaki ciężar należy położyć na tłok prasy hydraulicznej o powierzchni
100[cm2], jeżeli na tłoku o powierzchni 3500[cm2] leży ciężar 70000[N].
Zad.7 Kra lodowa o kształcie prostopadłościanu pływa częściowo zanurzona po
wodzie. Nad wodą wystaje warstwa kry o wysokości h = 2[cm]. Powierzchnia
podstawy kry wynosi S = 0,02[m²], zaś jej gęstość d1 = 920 [kg/m3]. Oblicz ile
wynosi ciężar kry. W obliczeniach przyjmij gęstość wody d2 = 1000 [kg/m3].
Przyjąć g = 10 [m/s2].
20
Zad. 8 Do naczynia wlano rtęć o gęstości d1 = 13600 [kg/m3], a następnie
oliwy o gęstości d2 = 900 [kg/m3]. W naczyniu zanurzono kulkę , która pływa
zanurzona do połowy w rtęci. Wyznaczyć gęstość materiału kulki.
Zad.9 Do naczynia w kształcie walca nalano rtęć i wodę o równych co do
ciężaru ilościach. Całkowita wysokość warstw obu cieczy wynosi h = 29,2 [cm].
Gęstość rtęci wynosi d1 = 13600 [kg/m3] , a gęstość wody – d2 = 1000 [kg/m3].
Wyznaczyć ciśnienie wywierane na dno naczynia. Przyjąć przyspieszenie
ziemskie g = 10 [m/s2].
Zad. 10 Wydrążona kula z materiału o gęstości d1 pływa w cieczy o gęstości d2
zanurzona do ¾ objętości. Znaleźć objętość wydrążenia, jeżeli ciężar kuli
wynosi Q.
Zad. 11 Obliczyć w jakim stosunku powinny być objętości dwóch kul o
gęstościach wynoszących odpowiednio d1 i d2 , jeżeli kule te miały tę samą
wagę zanurzone w cieczy o gęstości d3.
Zad.12 Do otwartej i pionowo ustawionej U-rurki nalano rtęć. Następnie do
jednego z ramion rurki wlano ciecz o gęstości d1 = 1200[kg/m3], a a do drugiego
– ciecz o gęstości d2 = 800 [kg/m3]. Poziomy rtęci nie ulegają zmianie, a różnica
poziomów obu cieczy wynosiła h = 0,06 [m]. Obliczyć wysokość słupów obu
cieczy.
21
WŁAŚCIWOŚCI CIAŁ
Zad.1 Wyznaczyć naprężenia w pręcie o średnicy 1.4[cm] , który jest
rozciągany siłą 2 [kN]
Zad.2 Oblicz naprężenie powstałe w wyniku ściskania siłą 350 [kN] rury
stalowej o średnicy 14[cm] i grubości ścianki 20[mm]
Zad.5 Pręt o długości 2 [m] i średnicy 25 [cm] jest rozciągany siłą 40 [kN] .
Jakie powstaną w nim naprężenia i ile wyniesie wydłużenie jednostkowe i
całkowite , jeżeli współczynnik sprężystości wzdłużnej wynosi 200000 [MPa]
.
Zad.6 Jaką siłą należy rozciągać pręt o średnicy 18 [mm] aby jego wydłużenie
wyniosło 0,00055. Współczynnik sprężystości wzdłużnej wynosi 200000MPa].
Zad 7 Jaką siłą można obciążyć drewniany słup o przekroju 20[cm]x20[cm],
jeżeli naprężenia dopuszczalne wynoszą 10[MPa]?
Zad 8 Oblicz wytrzymałość na ściskanie próbki o przekroju 50[cm2], jeżeli siła
niszcząca wynosi 364[kN]. Jaki jest współczynnik bezpieczeństwa, gdy
naprężenia dopuszczalne wynoszą 3[MPa].
Zad 9 Jakie naprężenia powstaną w pręcie o długości 100[cm] jeżeli pod
wpływem siły rozciągającej wydłużył się o 0,6[mm] ? E=2*105[MPa].
22
Zad 10 Znaleźć średnicę pręta rozciąganego siłą 40[kN] , jeżeli wytrzymałość
na rozciąganie wynosi 380[MPa] , a współczynnik bezpieczeństwa 5 .
Zad 11 Oblicz bok poprzecznego kwadratowego słupa ściskanego siłą 250[kN]
jeżeli naprężenia dopuszczalne wynoszą 10[MPa] .
Zad 12 Pręt o średnicy 20[mm] jest rozciągany. Oblicz siłę zrywającą pręt,
jeżeli wytrzymałość na rozciąganie wynosi 400[Mpa] .
Zad 13 Oblicz potrzebną średnicę pręta rozciąganego siłą 80[kN] , jeżeli
wytrzymałość na rozciąganie jest 400[MPa] a współcz. bezpieczeństwa 2,5.
Zad 14 Płaskownik 20x20[cm] pod wpływem siły rozciągającej 80[kN]
wydłużył się o 0,2[mm] na długości 20[cm]. Oblicz moduł sprężystości
wzdłużnej oraz naprężenia powstałe w płaskowniku.
Zad 15 Oblicz średnicę pręta ściskanego siłą 40[kN] , jeżeli wytrz. na
rozciąganie wynosi 800[MPa] a wpółcz. bezpieczeństwa 8
Zad 16Jaką siła jest rozciągany o średnicy 30[mm] i długości 100[cm] , jeżeli
wydłużył on o 0,2 [mm] , E=2*105 . Jakie powstaną naprężenia ?
Zad 17 Klocek o przekroju kwadratowym ściskamy siłą 120[kN] . Oblicz bok
tego kwadratu, jeżeli wytrzymałość na ściskanie wynosi 32[MPa] , a
współczynnik bezpieczeństwa 4 .
23
PRĄD ELEKTRYCZNY
Zad.1 W czasie rozbłyśnięcia błyskawicy równym 2[MS] przeniesiony został
ładunek 20[C]. Ile wynosiło średnie natężenie prądu?
Zad.2. Przez żarówkę samochodową w czasie 1[h] płynął prąd o natężeniu
5[A]. Oblicz wielkość ładunku, który przepłynął.
Zad.3. Oblicz natężenie prądu płynącego w przewodniku, jeżeli w czasie
2[min] przez jego przekrój przepływa 60 bilionów elektronów.
Zad.4 Zasadniczym elementem bezpiecznika topikowego jest drucik, który topi
się, jeśli gęstość przepływającego przezeń prądu przekracza 100 [A/ mm2].
Średnica drucika wynosi 0,5 [mm]. Przy jakim natężeniu prądu płynącego przez
bezpiecznik obwód zostanie przerwany.
Zad5 Rozrusznik samochodu wymaga zasilania prądem o natężeniu 90[A].
Oblicz średnicę przewodu zasilającego rozrusznik, jeśli wiadomo, że gęstość
prądu w przewodzie powinna przekroczyć 16[A/mm2].
Zad.6 Oblicz opór drutu wykonanego z konstantanu, stopu służącego do
wytwarzania grzewczych spiral, jeżeli długość drutu l = 2[m], średnica
d=0,5[mm], a opór właściwy stopu q = 4,8 x 10 -7 [om/m].
24
Zad.7 Z centymetra sześciennego miedzi sporządzono drut, którego pole
przekroju ma 0,4 [mm2]. Oblicz jego opór.
Zad.8 Oblicz natężenie prądu płynącego przez żarówkę o oporze 15 [om]
podłączoną do baterii o napięciu 3[V].
Zad.9 Oblicz moc grzejnika, który pobiera energię z sieci o napięciu 230[V],
jeżeli płynie przez niego prąd o natężeniu 8[A]. Oblicz energię pobraną przez
ten grzejnik w ciągu doby.
Zad.10 Elektrownia dostarczająca odbiorcom prąd elektryczny utrzymuje w
przesyłowej sieci energetycznej napięcie 25 [Kv]. Gdy elektrownia pracuje z
mocą szczytową, natężenie prądu w linii przesyłowej jest równe 40 [kA]. Oblicz
moc szczytową elektrowni.
Zad.11 Elektrownia o mocy 20 [MW] zasila sieć energetyczną, wytwarzając w
niej napięcie 200[kV]. Oblicz natężenie prądu w sieci przesyłowej
Zad 12. Oblicz opór żarówki o mocy 100 [W], jeżeli płynie przez nią prąd o
natężeniu 430[mA]
.
Zad. 13 Przewidywany czas działania żarówki o mocy 75 [W] wynosi
1100[h]. Ile kilowatogodzin energii zużyje ona w tym czasie?
25
Zad14. Oblicz opór zastępczy czterech oporników o jednakowych
oporach 10[kΩ]
a) połączonych równolegle
b) połączonych szeregowo.
Zad.15 Oblicz natężenie prądu, który płynie przez 40-watową żarówkę
włączoną do sieci 220[V].
Zad.17 Oblicz moc urządzeń elektrycznych , jeżeli pracując przez 8 [h]. na
dobą zużyły w ciągu miesiąca 150 [kWh] energii elektrycznej.
Zad.18 Czajnik o mocy 800[W] pracuje średnio 30 min dziennie. Oblicz ile
prądu zużyje w ciągu tygodnia.
Zad.19 Oblicz opór żarówki o mocy nominalnej 60[W], dostosowanej do
napięcia 220[V].
Zad.20 Oblicz opór czajnika o mocy 800[W] dostosowanego do napięcia
220[V]
Zad.21 Oblicz natężenie prądu, który płynie w kuchence mikrofalowej o mocy
600[W] włączonej do sieci 230 [V].
Zad.22 Oblicz moc urządzeń elektrycznych pracujących średnio 5 godz. na
dobę jeżeli w ciągu tygodnia zużyły one 50 [kWh] prądu.
26
Zad.23 W pokoju świecą się cztery żarówki 60 [W] średnio 10 godz. na dobę.
Oblicz zużycie prądu w ciągu miesiąca.
Zad.24 W ciągu tygodnia urządzenia elektryczne zużyły 60 [kWh] energii
elektrycznej. Oblicz ich moc, jeżeli pracują one średnio 10 godz. dziennie.
Zad.25 Jakie jest natężenie prądu, który płynie przez 200 [W] lodówkę
włączona do sieci 230 [V].
Zad.26 Oblicz opór czajnika o mocy 600 [W] , dostosowanego do napięcia
230[ V].
Zad.27 Lodówka o mocy 250 [W] pracuje dziennie przez 8 godz. Oblicz ile
prądu zużyje w ciągu miesiąca.
Zad.28 Ile prądu zużyje w ciągu miesiąca pralka, jeżeli pracuję średnio 3 godz.
co cztery dni. Moc pralki wynosi 1200 [W].
Zad.29 Oblicz opór jaki lodówki o mocy 220 [W] , dostosowanej do napięcia
110 [V].
Zad.30 Urządzenia pracujące w szkole zużyły w ciągu miesiąca 260 [kWh]
energii elektrycznej. Jaka jest moc tych urządzeń, jeżeli pracują one
średnio 8 godz. dziennie.
27
INDUKCJA ELEKTOMAGNETYCZNA
Zad.1 Wirnikiem w modelu silnika elektrycznego jest prostokątna ramka z
przewodu, której wymiary wynoszą 10[cm] x 5 [cm]. Ramka znajduje się w
polu magnetycznym o indukcji 0,1 [T] i płynie w niej prąd o natężeniu 2 [A].
Oblicz moment sił działających na ramkę, gdy jej położenie jest takie .że boki o
długości 10 [cm] są równoległe do linii pola magnetycznego, a boki o długości
5 [cm] są prostopadłe do linii pola magnetycznego.
Wskazówka: Moment pary sił = siła x odległość / jest równy iloczynowi
wartości sił i odległości miedzy kierunkami ich działania.
Zad.2 Cewka silnika elektrycznego zawiera 200 zwojów w kształcie kwadratu.
Długość boku zwoju wynosi 20 [cm]. Cewkę umieszczono w polu
Magnetycznym, którego indukcja ma wartość 50 [mT]. Przez cewkę
płynie prąd o natężeniu 1[A].
a) Oblicz wartość największej siły, którą pole magnetyczne wywiera na
bok cewki.
b) Oblicz największy moment pary siły wywierany przez cewkę.
Zad.3 Prostoliniowy odcinek drutu o długości 50 [c]m jest prostopadły do linii
pola magnetycznego o indukcji 5[mT]. W drucie płynie prąd , a przez przekrój
przewodnika przepływa w każdej sekundzie 10¹8 elektronów.
a) Oblicz natężenie prądu płynącego w drucie.
b) Oblicz wartość siły elektrodynamicznej.
28
ELEKTROSYATYKA
Zad.1 W jednej linii położone są trzy ładunki dodatnie Q1, Q2 i Q3. Ładunek Q2
leży pomiędzy ładunkami Q1 i Q3 - odległość pomiędzy ładunkami Q2 i Q3 jest
1,5 razy większa od odległości pomiędzy ładunkami Q1 i Q2. Wiadomo, że
Q1=5 [Mc] oraz to, że wypadkowa sił elektrostatycznych działających na
ładunek Q2 jest równa zero. Oblicz wartość ładunku Q3.
Zad.2 Dwie jednakowe kuleczki o masie m = 0,4 [g] każda, wiszą jedna obok
drugiej na jedwabnych nitkach o długości l = 0,2 [m] każda. Jakimi
jednakowymi ładunkami należy elektryzować te kuleczki, aby odległość
pomiędzy nimi była równa d = 0,05 [m]? Przenikalność elektryczna próżni
wynosi εo =8,85x10-12 [F/m]. Przyspieszenie ziemskie g = 9,815 [m/s2].
Zad.3 Kulkę o promieniu r umieszczono w oleju. Gęstość oleju jest równa d, a
przenikalność dielektryczna wynosi ε . Ile wynosi ładunek kulki, jeżeli zawiśnie
ona w oleju w jednorodnym polu elektrycznym? Pole elektryczne jest
skierowane pionowo do góry, a jego natężenie jest równe E. Przyspieszenie
ziemskie wynosi g.
Zad. 4 Na końcu odcinka o długości L znajdują się dwa ładunki punktowe Q i 9Q. W którym punkcie na prostej przechodzącej przez oba ładunki wartość, w
odległości od ładunku Q, natężenia pola elektrycznego jest równa zero?
Zad.5 Dwie kulki o jednakowym promieniu i masie ( masa kulki m = 5 [g] ) są
zawieszone na dwóch niciach o jednakowej długości, tak że ich powierzchnie
stykają się ze sobą. Jakim ładunkiem należy naładować każdą z kulek, aby
napięcie nici było równe N=0,098 [N] a odległość pomiędzy kulkami wynosiła
0,01 [m[? Przyspieszenie ziemskie g = 9,8 [m/s2], przenikalność elektryczna
próżni εo =8,85x10-12 [F/m].
29
Zad. 6 Dwa ładunki punktowe q1 = 4x10-8[C] i q2 = 2x10-4 [C] znajdują się w
odległości r1 = 0,2[m]. Jaką pracę należy wykonać, aby zbliżyć je na odległość
r2 = 0,1 [m]. Przenikalność elektryczna próżni εo = 8,85x10-12 [F/m].
Zad. 7 Dziesięć jednakowych kropli rtęci, o promieniu r = 0,001 [m] każda,
zlewają się w jedną dużą. Każda z małych kropli rtęci ma ładunek
q=1x10-12[C]. Jaki będzie potencjał dużej kropli? Przenikalność elektryczna
próżni εo = 8,85x10-12 [F/m].
Zad.8 Pole elektryczne jest wytworzone przez kondensator płaski. Odległość
pomiędzy okładkami kondensatora wynosi d = 0,02 [m]. Napięcie przyłożone
do okładek kondensatora wynosi U = 120[V].
Jaką prędkość uzyskał elektron wskutek działania pola, który przebył wzdłuż
linii sił odległość a = 3 [mm]. Masa elektronu jest równa 9,1x10-31[kg], zaś
ładunek elektronu jest równy 1,6x10-19[C].
Zad. 9 O ile powiększyłby się potencjał Ziemi, gdyby dodać jej ładunek
q=1[C].Przenikalność elektryczna próżni εo = 8,85x10-12 [F/m]. Promień Ziemi
jest równy R=6400 [km].
Zad.10 Kondensator naładowany do napięcia U1 = 7500[V] , posiadający
ładunek q1 = 3,3x10-6[C] połączono równolegle z drugim kondensatorem
naładowanym do napięcia U2 =500[V], posiadającym ładunek q2 = 2x10-6. [C].
Ile energii cieplnej wydzieli się w przewodniku, którym połączymy te
kondensatory?
30
Zad. 11 Wąski strumień elektronów w próżni przelatuje przez płaski
kondensator równolegle do jego płytek i wywołuje świecenie ekranu
położonego w odległości s = 0,15[m] od końca kondensatora. Po przyłożeniu do
kondensatora napięcia U = 50[V] świetlna plamka na ekranie przesuwa się o
h=0,2[m]. Odległość pomiędzy płytkami kondensatora wynosi d = 0,18 [m], a
długość okładek wynosi l = 0,06[m]. Jaką prędkość mają elektrony w kierunku
równoległym do okładek? Masa elektronu jest równa 9,1x10-31[kg], zaś ładunek
elektronu jest równy 1,6x10-19 [C].
LITERATURA
- Bogusław Kozak - „Mechanika Techniczna”
- Bogdan Mendel, Janusz Mendel – „Zbiór zadań z fizyki” dla kl I szkół średnich
- M.S. Cedrik - Zadania z fizyki
- S.U. Gonczarenko - Zadania z fizyki
- W.S.Wolkensztejn - Zbiór zadań z fizyki
- I.E. Irodow – Zadania z fizyki
- G.A.Benrikow – Zadania z fizyki
- J. Walker – Zbiór zadań. Podstawy fizyki
- W. Zillinger – Zbiór zadań z fizyki
- Władysław Siuta - „Mechanika Techniczna”
- Bogdan Mendel, Janusz Mendel – „Zbiór zadań z fizyki” dla kl. I szkół średnich
- Władysław Siuta, Stanisław Rosociński – „Zbiór zadań z mechaniki technicznej”
-
Kieruj – Jak rozwiązywać zadania z fizyki
- J Kopecki – Fizyka notatki z lekcji
31
32