Zadania powtórkowe z fizyki – Procesy cieplne, ruch drgający.

Zadania powtórkowe z fizyki – Procesy cieplne, ruch drgający.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Być może oglądałeś serial „Czterej pancerni i pies”. Janek, aby dostać się do załogi czołgu na stanowisko strzelca,
musiał trzy razy trafić w dziesiątkę na strzelnicy, co mu się udało. Czołgiści wydobyli pociski z tarczy i poczuli że są
bardzo gorące. Załóżmy, że Janek strzelał pociskami o masie 5g , które trafiały w tarczę z szybkością 500m/s.
a) Oblicz energię jednego pocisku tuż przed uderzeniem w tarczę.
b) Wyjaśnij, w jaki rodzaj energii zmieniła się energia kinetyczna pocisku w chwili uderzenia pocisku w tarczę.
c) Oblicz przyrost energii wewnętrznej układu pocisk-tarcza po wbiciu się pocisku w tarczę.
d) Wyjaśnij, dlaczego tkwiące w tarczy pociski były gorące.
e) Pociski tkwiące w tarczy miały temperaturę 67ºC. Wyraź tę temperaturę w kelwinach.
Na rysunku przedstawiono fragment maszyny parowej składający się z zamkniętego cylindra wypełnionego gazem
oraz zamykającego go tłoka mającego swobodę ruchu. Do cylindra dostarczono 1,2 kJ ciepła, w wyniku czego tłok o
masie 100 kg został przesunięty na odległość 0,5 m.
a) Opisz przemiany energii zachodzące w opisanym zjawisku.
b) Oblicz wartość pracy, jaką wykonał układ podnoszący tłok.
c) Oblicz przyrost energii wewnętrznej układu.
d) Oblicz, jaką wartość miałby przyrost energii wewnętrznej gazu, gdyby dostarczono do cylindra 5 kJ ciepła i
jednocześnie przesunięto tłok o 20 cm w dół, sprężając gaz w cylindrze.
Do podgrzewania trzech cieczy: wody, denaturatu i rtęci o temperaturze początkowej 10ºC i masie 2 kg każda, użyto
grzałki o mocy 3000 W. (ciepło właściwe wody - 4200 J/kg·ºC, denaturatu – 2100 J/kg·ºC, rtęci - 130 J/kg·ºC.
a) Oblicz, ile ciepła dostarczy ta grzałka wodzie i denaturatowi w ciągi 1 minuty.
b) Zastanów się, jakiej temperatury nie można przekroczyć podgrzewając ciecz.
c) Oblicz przyrost temperatury wody i denaturatu po 1 minucie pracy grzałki.
d) Oblicz, ile ciepła należy dostarczyć, aby każdą z wymienionych cieczy podgrzać o 50ºC.
e) Określ, która z wymienionych cieczy oddaje najwięcej ciepła, ochładzając się o 50ºC.
Naukowcy badali właściwości temperaturowe pewnej substancji. Wykres przedstawia zależność temperatury od
dostarczonego ciepła dla 1kg badanej substancji.
a) Podaj wartość temperatury topnienia i wrzenia badanej substancji.
b) Odczytaj, ile ciepła należy dostarczyć, aby stopić 1kg tej substancji. Przyjmij, że jej temperatura wynosi
100ºC.
c) Oblicz ciepło parowania substancji.
d) Oblicz ciepło właściwe tej substancji w stanie stałym i ciekłym.
e) Oblicz, ile ciepła należy dostarczyć, aby zwiększyć o 15ºC temperaturę 1kg substancji w stanie lotnym.
Bartek, jeżdżąc na rowerze po bulwarach wiślanych, zauważył, że gdy po Wiśle przejedzie motorówka, to na wodzie
rozchodzi się fala. Jechał w kierunku zgodnym z rozchodzącą się falą tak, że przednie koło roweru cały czas
znajdowało się na równi z grzbietem fali. Spojrzał na szybkościomierz i odczytał, że jechał z szybkością 18km/h. Gdy
się zatrzymał zauważył, że co 2 sekundy grzbiet fali mijał przednie koło jego roweru.
a) Podaj szybkość opisanej fali.
b) Oblicz okres drgań cząsteczek na powierzchni wody.
c) Oblicz długość i częstotliwość fali obserwowanej przez Bartka.
Statki oraz łodzie podwodne wyposażone są w echosondy – urządzenia służące do pomiaru głębokości oraz
odległości podwodnych przeszkód. Echosonda składa się z generatora – urządzenia wysyłającego fale dźwiękowe i
detektora – urządzenia rejestrującego te fale po odbiciu od dna lub przeszkody. Fale dźwiękowe rozchodzą się w
wodzie z szybkością 1500 m/s.
a) Oblicz długość fali wysyłanej przez generator echosondy, wiedząc, że częstotliwość tej fali wynosi 30 Hz.
b) Oblicz czas, po którym detektor zarejestruje falę wysłaną przez generator, odbitą od dna oceanu
znajdującego się 150m pod dnem statku.
c) Oblicz głębokość morza, wiedząc, że detektor zarejestrował sygnał po czasie 0,1s od chwili wysłania go
przez generator.
d) Oblicz drogę, jaką przebędzie statek poruszający się z szybkością 18 km/h w czasie, jaki upłynie pomiędzy
wysłaniem a zarejestrowaniem fali dźwiękowej odbitej od dna oceanu znajdującego się na głębokości 225m
pod dnem statku.