a) „Mechanika” i „Pneumatyka”
advertisement
1. Co to są właściwości strukturalne i niestrukturalne ciał stałych? Podaj przykłady. Strukturalne: Zależą od struktury atomowej ciała stałego, posiadają właściwości dyfrakcyjne, optyczne, magnetyczne, Niestrukturalne: Zależą od domieszek, właściwości; przewodnictwo elektryczne metali, właściwości półprzewodników, rozszerzalność termiczna, 2. Scharakteryzuj budowę atomową kryształów i szkieł, podkreślając różnice i podobieństwa. Kryształy: Periodyczna struktura Symetria translacyjna Uporządkowanie dalekiego zasięgu Szkła: Brak symetrii, Występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu (tzw. Otoczenie lokalne) i średniego zasięgu atomów (2-3 jednostek strukturalnych) 3. Co to jest model ciasnego upakowania losowego? Jakich ciał dotyczy? Podaj przykłady. RCP MODEL – są to szkła, które powstają z pierwiastków (które nie tworzą molekuł) jest w nich dużo sąsiadujących atomów, nie ma pustych przestrzeni, charakteryzuje je wysoka liczba koordynacyjna, odległości międzyatomowe są porównywalne z rozmiarami atomów, przykłady, wszystkie szkła, zeszklone pierwiastki 4. Co to jest model ciągłej sieci losowej? Jakich ciał dotyczy? Podaj przykłady. CRM MODEL – otwarta struktura (mało sąsiadów, mało atomów), dominuje kierunkowość wiązań, posiadają dużą zdolność repetycji, przykłady: szkło okienne, tlenkowe, fluorowe, 5. Co to jest model splątanego kłębka (spaghetti)? Jakich ciał dotyczy? Podaj przykłady. Są to długie łańcuchy chemiczne, poplątane ze sobą, nie mają periodyczności, przykłady: szkła, polimery syntetyczne, drewno 6. Przedstaw na wykresie i omów typową zależność objętości ciała od temperatury podczas chłodzenia z fazy ciekłej do krystalicznej. Podaj ważny wyjątek od narysowanej zależności. Wyjątek: woda, bizmut 7. Przedstaw na wykresie i omów typową zależność objętości ciała od temperatury podczas chłodzenia z fazy ciekłej do szklistej. Co to jest temperatura zeszklenia? Co to jest temperatura zmiękczenia (lub zmięknięcia)? Od czego zależą ich wartości? Ich wartości zalezą od szybkości schładzania albo ogrzewania. 8. Narysuj we współrzędnych p-T typowe krzywe równowagi międzyfazowej. Zaznacz punkt potrójny i krytyczny, i wyjaśnij co te terminy oznaczają. 9. Naszkicuj typową zależność temperatury substancji w funkcji dostarczanego ciepła. 10. Co to są żele? Scharakteryzuj ich budowę. Podaj klasyfikacje i przykłady żeli i ich zastosowań. Żele są to układy dwufazowe np. ciało stałe + ciecz, ciało stałe + gaz, (aerożele, kserożele). Charakteryzują się bardzo małą gęstością, są bardzo lekkie, są bardzo dobrymi izolatorami termicznymi, akustycznymi, absorbują energię, przykłady: galaretka, krem, żele krzemionkowe 11. Co to są auksetyki? Podaj klasyfikację i co najmniej pięć przykładów zastosowań auksetyków. Auksetyki - materiał, który rozciągany powiększa, a ściskany pomniejsza swoje rozmiary w kierunkach poprzecznych do kierunku rozciągania/ściskania. Dzielimy na : Strukturalne – posiadające mechaniczne właściwości, np. pianka, tkanina, Atomowe – bodowa krystaliczna, odmiana kwarcu Zastosowanie: Sita, sznurowadła, tkaniny, liny, węże, przewody, materace, gwoździe, 12. Scharakteryzuj ruch molekularny w gazach, cieczach i ciałach stałych. GAZ – swobodne błądzenie losowe CIECZ – drgania, możliwość przeskoków CIAŁO STAŁE – faza skondensowana przez bliskość atomów, dyfuzja 13. Naszkicuj typową zależność energii oddziaływania międzyatomowego w funkcji odległości. Zaznacz w których zakresach odległości występuje przyciąganie i odpychanie. cieczy o wysokości h, znajdującej się w naczyniu o polu przekroju S wynosi: Fc=mg= ρVg= ρhSg, gdzie m jest masą cieczy, V = S jest jej objętością, a ρ jej gęstością. Tak więc, ciśnienie wywierane przez słup cieczy wynosi: krótką chwilą, w której następuje zderzenie, cząsteczki poruszają się od zderzenia do zderzenia ruchem jednostajnie prostoliniowym, suma objętości wszystkich cząsteczek gazu jest dużo mniejsza od objętości naczynia, w którym znajduje się gaz. Każdy gaz rzeczywisty pod odpowiednio małym gdzie g jest przyspieszeniem ziemskim. Ciśnienie na dno ciśnieniem (dostatecznie rozrzedzony) ma własności zbliżone do gazu doskonałego. naczynia nie zależy od kształtu naczynia, a jedynie od 34. Podaj słowne brzmienie prawa Clapeyrona dla wysokości cieczy nad dnem naczynia. gazu doskonałego. Zapisz to prawo w postaci 23. Podaj słowne brzmienie prawa Pascala. matematycznej, zawierającej całkowitą liczbę cząstek W cieczy będącej w spoczynku ciśnienie jest 14. Naszkicuj typową zależność siły oddziaływania przekazywane równomiernie we wszystkich kierunkach i rozważanego układu. międzyatomowego w funkcji odległości. Zaznacz w Stan danej ilości gazu jest określony przez wartość trzech zawsze prostopadle do ścianek naczynia. których zakresach odległości występuje przyciąganie i parametrów, którymi są ciśnienie „p”, objętość „V” i 24. Opisz zasadę działania prasy hydraulicznej. odpychanie. temperatura „T”. Zależność tych parametrów wyraża się W szczególnym przypadku ciśnienie p=F/S od siły następująco : zewnętrznej można znacznie przewyższać ciśnienie ciśnienie razy objętość równa się wartość stała razy hydrostatyczne. Stanowi to podstawę działania prasy temperatura. hydraulicznej. Student o ciężarze F1 stojąc na tłoku o Postać matematyczna, zawierająca liczbę wszystkich powierzchni S1 powoduje powstawanie w cieczy cząsteczek gazu: 15. Co to jest gęstość średnia ciała? Co to jest gęstość ciśnienia p, zgodnie z zależnością F1=pS1. Ponieważ lokalna ciała? ciecz nie jest ściśliwa, ciśnienie to jest przekazywane na pV = NkT, gdzie: Gęstość średnia ρ = m/V (masa/objętość) w jednorodnej drugi tłok o powierzchni S2. Na tłok ten działa siła parcia p – ciśnienie, V – objętość, N – liczba wszystkich gazu, k – stała Boltzmanna (k = 1,38 10mieszaninie/substancji skądkolwiek pobiorę próbkę mF2=pS2. Siła F2 jest tyle razy większe od siły F1, ile razy cząsteczek 23 J/K),T – temperatura masy, będzie ona miała taką samą objętość powierzchnia S2 jest większa od S1. 35. Wyraź słownie związek pomiędzy średnią energią Gęstość lokalna ρ = dm/dV = ∆m/∆V np. woda morska z kinetyczną cząstki jednoatomowej a jej prędkością. kawałkami lodu, jest to substancja niejednorodna, więc Energia kinetyczna cząstki jednoatomowej zależy od możliwe jest zbadanie gęstości lokalnej, która może się średniej wartości kwadratu prędkości cząsteczek. różnić w zależności skąd pobiorę próbkę Ek = mov2/2 16. Podaj słowne brzmienie prawa Hooka. Zdefiniuj 25. Podaj słowne brzmienie prawa Archimedesa. 36. Naszkicuj izobarę we współrzędnych p-V. Zaznacz naprężenie i wydłużenie względne, i przy pomocy tych Wyraź siłę wyporu poprzez gęstość cieczy, objętość graficznie wartość pracy wykonanej przez gaz przy wielkości zapisz wzór wyrażający prawo Hooka. zanurzonego ciała i przyspieszenie grawitacyjne. ekspansji od V1 do V2, V1<V2. PRAWO HOOKe`a – jeżeli do pręta o długości l0 i Na ciało zanurzone w cieczy działa skierowana pionowo Jaką pracę trzeba wykonać aby dokonać kompresji gazu powierzchni przekroju poprzecznego S przyłożymy siłę do góry siła wyporu, równa ciężarowi wypartej cieczy. od V2 do V1? F, to spowoduje ona wydłużenie (skrócenie) pręta o ∆l, Fw=mcg=ρcVg, gdzie: ρc – gęstość cieczy, V – objętość Aby dokonać kompresji gazu od V2 do V1 należy zgodnie z zależnością: zanurzonej części ciała, g – przyspieszenie ziemskie wykonać taką samą pracę jak przy ekspansji, tyle że jej 26. Sformułuj warunek pływania ciał. wartość będzie miała odwrotny znak. Na ciało o masie m, i objętości V0 i gęstości ρ, oprócz V1, V2 – objętość siły wyporu działa także siła ciężkości P = mg = ρV0g, gdzie E-tzw. Moduł Younga – stosunek siły F do pola p – ciśnienie przekroju S nazywamy naprężeniem – siła działająca na aby ciało pływało całkowicie zanurzone w cieczy, musi W – praca zachodzić równość siły wyporu działającej na ciało oraz przekrój poprzeczny pręta siły ciężkości: Fw=ρcVg = ρV0g = P, lub ponieważ w takim przypadku V=V0, to ρc=ρ, aby ciało pływało całkowicie zanurzone w wydłużenie względne pręta to przyrost długości/skrócenie cieczy gęstość ciała zanurzonego w cieczy i gęstość długości pręta do jego długości początkowej = cieczy muszą być sobie równe. stosunkowi naprężenia do sprężystości materiału. 27. Sformułuj prawo ciągłości przepływu dla cieczy 37. Naszkicuj dwie izotermy, dla T1 i T2, T1<T2, we 17. Naszkicuj i omów typowy przebieg zależności nieściśliwych i wyraź je odpowiednim wzorem. współrzędnych pV. naprężenie od wydłużenia względnego jednorodnego Ciecz idealna (która jest nieściśliwa i nie posiada T1, T2 – temperatura pręta. lepkości) o gęstości ρ przepływa przez przekrój S1 i p – ciśnienie 0A – obszar stosowalności przepływ cieczy nie zależy od czasu, przepływa więc z V – objętość prawa Hooke`a prędkością v1, w czasie ∆t objętość cieczy ∆V = S1v1∆t. B – granica sprężystości Ponieważ ciecz jest nieściśliwa, a przepły cieczy BC – ciało nie wraca do stacjonarny, w czasie ∆t przez inną powierzchnię o początkowej postaci przekroju S2 przepływa taka sama objętość cieczy ∆V = 38. Naszkicuj dwie izochory, dla V1 i V2, V1<V2, we CD – obszar plastyczności S2v2∆t, lecz z prędkością v2. Zgodnie z powyższym współrzędnych pT. (∆l/l0 rośnie przy stałym p) S1v1∆t= S2v2∆t, i ostatecznie S1v1= S2v2. V1, V2 – objętość E – granica wytrzymałości T – temperatura 18. Co to jest i jaki ma wymiar moduł Younga? p – ciśnienie Jest to wielkość określająca sprężystość materiału. Jednostką jest Pa – pascal Stosunek naprężenia do wydłużenia względnego. 39. Naszkicuj dwie izobary, dla p1 i p2, p1<p2, we 28. Sformułuj równanie Bernoulliego. E=f/s=∂/∆l/l0 =ɛ współrzędnych V-T. 1/∂ – współczynnik wydłużenia – 1/Pa 19. Podaj słowne brzmienie prawa rozszerzalności p1, p2 – ciśnienie termicznej jednorodnego pręta. Zdefiniuj współczynnik 29. Co to jest liczba Avogadro? Ile wynosi? Co to jest T – temperatura rozszerzalności liniowej. Jaki wymiar ma ten V – objętość mol? współczynnik? Jednym MOLEM substancji nazywamy ilość substancji Rozszerzalność termiczna – właściwość fizyczna ciał 40. Co to jest energia wewnętrzna? Wymień kilka jej 25 zawierającą 6,023*10 cząsteczek. polegająca na zwiększaniu się ich długości Liczba NA = 6,023*1023 mol-1 zwana liczbą Avogadro, to składowych. (rozszerzalność liniowa, gdzie λ jest współczynnikiem liczba atomów, cząsteczek lub innych cząstek materii w Energia wewnętrzna ciała (układu ciał) jest równa rozszerzalności liniowej) lub objętości (rozszerzalność sumie wszystkich postaci energii wszystkich cząsteczek jednym molu substancji złożonej z tychże atomów lub objętościowa, gdzie α jest współczynnikiem tworzących ciało. cząsteczek. rozszerzalności objętościowej) w miarę wzrostu 30. Zapisz ogólne wyrażenie na energię pobraną przez Składowe podstawowe: temperatury. energia kinetyczna chaotycznego ruchu ciało przy jego ogrzewaniu z fazy stałej do ciekłej. wszystkich jego cząsteczek Qpobr=mq, gdzie m-masa ochładzanego ciała ciała, q – energia potencjalna cząsteczek wynikająca a ciepło przemiany fazowej ciała wzajemnego oddziaływania międzycząsteczkowego 31. Co to jest ciepło właściwe gazu? Dlaczego jego W pewnych przypadkach dochodzą następujące wartości przy stałym ciśnieniu i przy stałej objętości są 20. Współczynnik termicznej rozszerzalności składowe: różne? objętościowej ciał stałych i cieczy jest trzy razy większy Ciepło właściwe jest to energia potrzebna do podniesienia energia pola magnetycznego, chemiczna, jądrowa. od odpowiedniego współczynnika rozszerzalności temperatury jednej jednostki masy ciała o jedną jednostkę 41. Podaj słowne brzmienie zerowej zasady liniowej. Uzasadnij ten fakt. o termodynamiki. temperatury (np. 1kg o 1 C). Jeżeli dwa ciała znajdują się w stanie równowagi cieplnej Ciepło właściwe gazów zależy od rodzaju przemiany (mają taką samą temperaturę) z trzecim ciałem, to są one gazu, dlatego dla gazów wprowadzono pojęcie ciepła 21. Kryształ harmoniczny, gdyby istniał, miałby w równowadze cieplnej ze sobą. To trzecie ciało może właściwego przy stałym ciśnieniu (cp) i przy stałej zerowy współczynnik rozszerzalności termicznej. służyć do określenia temperatury (termometr). objętości (cv), które podobnie jak ciepło właściwe ciał Uzasadnij to twierdzenie. 42. Podaj słowne brzmienie pierwszej zasady stałych i cieczy jest już wartością stałą dla określonych Gdyby istniał kryształ harmoniczny, średnia odległość termodynamiki. substancji gazowych. międzyatomowa byłaby harmoniczna, a co za tym idzie Pierwsza zasada termodynamiki wyraża zasadę siły odpychające i przyciągające byłyby w równowadze. Ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu – cp (przemiana zachowania energii i brzmi: ciepło dostarczone układowi izobaryczna) jest zawsze większe od ciepła właściwego zostaje zużyte na zwiększenie energii wewnętrznej przy stałej objętości – cv (przemiana izochoryczna), układu i na wykonanie przez układ pracy przeciwko ponieważ podczas ogrzewania izobarycznego (przy siłom zewnętrznym. stałym ciśnieniu) gaz rozszerza się i wykonuje pracę 43. Podaj słowne brzmienie drugiej zasady kosztem dostarczanego ciepła. termodynamiki. 22. Zdefiniuj pojęcia ciśnienia, siły parcia i ciśnienia 32. Dlaczego dla ciał stałych ciepła właściwe przy Druga zasada termodynamiki określa warunki zamiany hydrostatycznego. Wyraź ciśnienie hydrostatyczne przez stałej objętości i przy stałym ciśnieniu są praktycznie ciepła na pracę i brzmi: Niemożliwy jest proces, którego gęstość cieczy, przyspieszenie grawitacyjne i wysokość takie same? jedynym rezultatem jest zamiana ciepła na pracę. słupa cieczy. W ciałach stałych nie zachodzą przemiany, takie jak w Oznacza to, że ciepło pobrane z grzejnika musi być Ciśnienie – jest to stosunek siły F jaką ciecz, gaz lub gazach, zależne od ciśnienia i objętości. częściowo oddane do chłodnicy i tylko część ciepła ciało stałe działa prostopadle na powierzchnię S do pola Ciepło właściwe ciał stałych (i cieczy) jest niezmienną zostanie zamieniona na pracę. tej powierzchni. cechą zależną tylko od struktury chemicznej tych ciał i 44. Podaj słowne brzmienie prawa Mayera. F nie zależy od ich kształtu i rozmiaru. Wyprowadź odpowiedni wzór. p = ----33. Zdefiniuj pojęcie gazu doskonałego. Dla każdego gazu, który możemy uważać za doskonały, S Gaz doskonały definiuje się następująco: Siła parcia – jest to wartość siły jaką ciecz, gaz o cząsteczki gazu poruszają się chaotycznie we ciepło molowe pod stałym ciśnieniem jest zawsze ciśnieniu p wywiera na powierzchnię S. wszystkich kierunkach, z których żaden nie jest większe od ciepła molowego w stałej objętości o wielkość równą stałej gazowej. F = pS uprzywilejowany, Ciśnienie hydrostatyczne – jest to ciśnienie, którego cząsteczki zderzają się sprężyście ze sobą wzajemnie i Wyprowadzenie wzoru: Stosujemy pierwszą zasadę termodynamiki do przemiany źródłem jest ciecz będąca w spoczynku. Wysokość słupa ze ściankami naczynia, w którym znajduje się gaz, między cząsteczkami nie działają żadne siły, poza izobarycznej (stałe ciśnienie) n moli gazu doskonałego: (1) nCpΔT = ΔU + pΔV n – liczba moli gazu doskonałego, Cp – ciepło molowe przy stałym ciśnieniu, ΔT – zmiana temperatury ΔU – przyrost energii wewnętrznej, p – ciśnienie , ΔV – zmiana objętości Ponieważ dla gazu doskonałego mamy: (2) ΔU = nCvΔT Cv – ciepło molowe przy stałej objętości Więc otrzymujemy (za ΔU do (1) podstawiamy (2)): (3) nCpΔT = nCvΔT + pΔV Z równania Clapeyrona mamy: (4) pΔV = nRΔT R – stała gazowa Więc otrzymujemy: (za pΔV do (3) podstawiamy (4)): (5) nCpΔV = nCvΔV + nRΔT Skąd dzieląc obie strony przez nΔT i porządkując otrzymujemy: (6) Cp – Cv = R 45. Opisz zasadę działanie silnika Carnota. Silnik Carnota jest teoretycznym cyklem przemian, w którym następuje zamiana energii wewnętrznej w pracę mechaniczna. Pełen cykl Carnota składa się z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych. Mimo swej teoretycznej natury silnik Carnota jest podstawą do analizy rzeczywistych silników cieplnych. W trakcie jednej przemiany adiabatycznej i jednej izotermicznej następuje sprężanie gazu kosztem pracy zewnętrznych sił. W trakcie drugiej pary przemian izotermicznej i adiabatycznej następuje rozprężanie gazu. W przemianach izotermicznych temperatura jest stała, musi więc być wymiana energii (ciepła) z otoczeniem. W przemianach adiabatycznych nie ma wymiany energii wewnętrznej (ciepła) z otoczeniem – zmienia się więc temperatura gazu. Dla silnika Carnota zachodzi równość na sprawność silnika – jest ona równa ilorazowi różnicy temperatur źródła energii (ciepła) i chłodnicy przez temperaturę źródła. Ten ułamek też wyrażamy w procentach. 46. Podaj słowne brzmienie prawa powszechnego ciążenia i zapisz je odpowiednim wzorem. mM Fg = G r2 47. Co to jest masa próbna? Czym się ona charakteryzuje? Masa próbna jest to masa ciała znajdującego się w polu grawitacyjnym, nie będącego źródłem tego pola. Natężenie pola grawitacyjnego nie zależy od masy próbnej, tylko od masy ciała będącego źródłem pola. Masa próbna jest określona (wiadoma). 48. Wyprowadź wzór na prędkość satelity na stacjonarnej orbicie kołowej. v2 Fdośr =m r mM Fg = G 2 r Ponieważ siła grawitacji spełnia rolę siły dośrodkowej i sprawia, że satelita jest przyciągany w kierunku planety, zachodzi równość: v2 mM Fdośr =m = G 2 = Fg r r Fdośr – siła dośrodkowa, Fg – siła grawitacji, m – masa satelity, M – masa planety, v – prędkość, r – promień orbity (od środka planety), G – stała grawitacji Porządkując, wyliczamy z powyższej równości wzór na prędkość liniową lotu satelity po orbicie: GM v =√ r 49. Wyprowadź wzór na okres obiegu satelity pozostającego na stacjonarnej orbicie kołowej .T – okres obiegu satelity –satelita wykona pełne okrążenie planety. 51. Wyraź przyspieszenie grawitacyjne g poprzez 59. Omów pojęcia energii potencjalnej ładunku w masę i promień Ziemi. polu elektrostatycznym i potencjału pola. Energia potencjalna ciała o ładunku q w polu elektrycznym wytworzonym przez ładunek punktowy Q , gdzie r jest odległością M – masa Ziemi, G – strefa grawitacji, R – promień wynosi: Ep=k Ziemi punktu od żródła pola (ładunku Q) 52. Podaj słowne brzmienie prawa Coulomba Gdy ładunki się przeyciągają( są różnoimienne), to Ep<0 dotyczącego siły działającej pomiędzy ładunkami a gdy odpychają to Ep>0. Pracę siły zewnętrznej można punktowymi. zapisać jako różnicę energii potencjalnej w punkcie A i B Siła oddziaływanie dwóch ładunków punktowych jest 60. Scharakteryzuj natężenie pola wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i elektrostatycznego i potencjał elektrostatyczny odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości wewnątrz naładowanego przewodnika. między nimi. W stanie równowagi pole elektryczne wewnątrz przewodnika musi być równe zeru. Jakiekolwiek pole niezerowe powodowałoby ruchy elektronów trwający tak W przypadku ładunków jedno imiennych siła ma długo aż siła działająca na każdy elektron wyniesie zero. charakter odpychający a w przypadku różno imiennych Ze związku między natężeniem pola a potencjałem przyciągających. wynika ze skoro E=0 to ∆V=0, czyli V= const. Współczynnik proporcjonalności k = 61. Zdefiniuj pojemność elektryczną przewodnika. 53. Co to jest ładunek próbny? Czym się musi Oblicz pojemność przewodnika kulistego o promieniu R. charakteryzować? Ładunkiem próbnym nazywamy ciało naładowane Pojemność elektryczna przewodnika C definiuje się jako iloraz ładunku Q zgromadzonego na dodatnio o bardzo małych rozmiarach. przewodniku i jego potencjału V. Podaj słowne brzmienie zasady zachowania ładunku. W izolowanym układzie ładunki elektryczne mogą C = powstawać i zanikać, ale ich suma algebraiczna musi pozostać stała. 54. Co to jest natężenie pola elektrostatycznego? Zapisz odpowiedni wzór dla źródła punktowego. Ładunek Q wytwarza w otaczającej go przestrzeni pole elektryczne. Oddziaływanie między ładunkami odbywa się za pośrednictwem tego pola. Wartość natężenie pola elektrycznego wynosi E = k Q – ładunek będący źródłem pola r – odległość od ładunku punktowego Q k – współczynnik proporcjonalności 55. Podaj słowne brzmienie zasady superpozycji pól elektrostatycznych. Rozważ dwie równoległe nieskończone jednorodnie naładowane płaszczyzny, raz ładunkami tego samego znaku, raz – przeciwnego. Naszkicuj rozkład pola elektrycznego w obydwu przypadkach. Jeśli przewodnik jest kulisty (kula lub sfera) to jego pojemność wynosi: C = 4Π R R- promień kuli (sfery) , ε – względna przenikalność ośrodka, w którym znajduje się kula (sfera). 62. Wylicz pojemność kondensatora płaskiego. Wiedząc, że natężenie pola elektrycznego w kondensatorze płaskim naładowanym ładunkiem o wartości Q wynosi: E= , co da się zapisać również w postaci: E= , (gdzie U jest napięciem na kondensatorze a d oznacza odległość pomiędzy okładkami), przy pomocy wzoru na pojemność elektryczną przewodnika możemy wyznaczyć pojemność kondensatora płaskiego: Superpozycja pól to własność polegająca na tym, że C= wypadkowe natężenie pola jest sumą wektorową natężeń pól od poszczególnych ładunków. Dla układu N63. Podaj słowne brzmienie prawa szeregowego ładunków wektor natężenia wypadkowego wynosi : łączenia kondensatorów, zapisz je odpowiednim wzorem, a wzór wyprowadź. … W przypadku łączenia szeregowego kondensatorów i=1 różnice potencjałów pomiędzy okładkami kolejnych Weźmy dwie równoległe płaszczyzny odległe o d kondensatorów dodają się. A więc dodają się tez naładowane jednorodnie ładunki o gęstości napięcia. Całkowite napięcie na N kondensatorach powierzchniowej σ, przy czym jedna ładunkiem wyniesie: dodatnim, a druga ujemnym. Pomiędzy tymi U=U1+U2+U3+…+Un= płaszczyznami panuje jednorodne pole elektrostatyczne o Z kolei zgromadzone na każdej z okładek dowolnego kondensatora ładunki są co do wartości bezwzględnej natężeniu E = . W obszarze na zewnątrz płaszczyzny takie same. Ponieważ U= , tak więc zgodnie z powyższym = pole elektryczne wynosi 0. 56. Co to jest strumień pola elektrycznego? Strumień natężenia pola elektrycznego jest wielkością skalarną, proporcjonalną do liczby linii pola przechodzących przez daną powierzchnię: φ = ES cosα E- natężenie pola elektrycznego na powierzchni S. α- kąt pomiędzy kierunkiem wektora natężenia pola elektrycznego i wektorem prostopadłym do rozpatrywanej powierzchni. 57. Podaj słowne brzmienie prawa Gaussa o całkowitym strumieniu natężenia pola elektrycznego przechodzącym przez zamkniętą powierzchnię. „Całkowity strumień wektora natężenia pola elektrycznego φ przez powierzchnię zamkniętą dowolnego kształtu jest wprost proporcjonalny do algebraicznej sumy ładunków elektrycznych Q zamkniętych wewnątrz tej powierzchni i nie zależy od ładunków położonych na zewnątrz tej powierzchni. 58. Omów pracę wykonywaną w polu ładunki punktowego przy przemieszczaniu ładunku próbnego. Przesunięcie ładunku w polu elektrycznym pomiędzy punktami A i B związane jest z wykonaniem pracy przez siłę zewnętrzną , która aby równoważyć działanie siły pola ma kierunek przeciwny do siły Coulomba. Można pokazać, że przesunięcie ładunku (naładowanego ciała) w polu elektrycznym pomiędzy punktami A i B związane jest z wykonywaniem pracy przez siłę 50. Co to są pierwsza, druga i trzecia prędkość kosmiczna? Wylicz wartość pierwszej prędkości kosmicznej. Pierwsza prędkość kosmiczna to najmniejsza pozioma prędkość, jaką należy nadać ciału względem przyciągającego je ciała niebieskiego, aby ciało to poruszało się po zamkniętej orbicie. Z tak określonych warunków wynika, że dla ciała niebieskiego o kształcie kuli, orbita będzie orbitą kołową o promieniu równym promieniowi planety. Ciało staje się wtedy satelitą ciała niebieskiego. Dla Ziemi wartość tej prędkości można wyliczyć, przyrównując siłę grawitacji przy powierzchni ziemi do siły dośrodkowej GM v =√ R Podstawiamy za M masę Ziemi (5,9742*1024kg), za r promień Ziemi (6370 km) a za G stałą grawitacji (6,673*10-11 Nm2/kg2) i otrzymujemy pierwszą wartość : kosmiczną dla Ziemi: 7,9 km/s = kqQ Druga prędkość kosmiczna to prędkość ucieczki z pola grawitacyjnego planety. - odległości od ładunku Q w położeniu Trzecia prędkość kosmiczna to prędkość początkowa początkowym i końcowym; potrzebna do opuszczenia Układu Słonecznego. wynika z tego, że praca nie zależy od drogi po jakiej ładunek q jest przesuwany, pole elektrostatyczne jest więc polem sił zachowawczych. stąd , co jest zależnością określającą pojemność zastępcza(całkowita) układu szeregowo połączonych N kondensatorów 64. Podaj słowne brzmienie prawa równoległego łączenia kondensatorów, zapisz je odpowiednim wzorem, a wzór wyprowadź. W przypadku równoległego łączenia kondensatorów różnice potencjałów pomiędzy okładkami dowolnych kondensatorów są takie same. Natomiast ładunki zgromadzone na okładkach kolejnych kondensatorów dodają się. Całkowity ładunek zgromadzony w układzie N równolegle połączonych kondensatorów wynosi wiec: Q=Q1+Q2+Q3+…+Qn= Wiedząc że Q=UC, dostajemy UC= stad C= 65. Podaj słowne brzmienie prawa zachowania energii naładowanej cząstki w polu elektrostatycznym. W polu elektrycznym tak samo jak w polu grawitacyjnym zachowana jest całkowita energia mechaniczna ciała. Zgodnie z powyższym cząstka o masie m obdarzona łaunkiem q znajdująca się w polu elektrycznym ma stała energie całkowitą, czyli suma energii kinetycznej cząstki i jej energii potencjalnej w każdych dwoch punktach pola jest taka sama. 66. Podaj słowne brzmienie prawa Ohma w terminach gęstości prądu i przewodnictwa. „Prąd I w jednorodnym przewodniku jest wprost proporcjonalny do napięcia U na końcach przewodnika”. I=GU. Współczynnik proporcjonalności G nazywa się przewodnością przewodnika. Wielkość odwrotna do przewodności nazywa się oporem przewodnika i jest oznaczona przez R. Prawo Ohma można więc napisać w innej postaci. I= 67. Podaj słowne brzmienie prawa Ohma w terminach natężenia prądu, oporności i napięcia elektrycznego. Dla jednorodnego przewodnika cylindrycznego jego opór R jest wprost proporcjonalny do jego długości l i odwrotnie proporcjonalny do powierzchni przekroju poprzecznego S. R=ρ Współczynnik proporcjonalności ρ nazywa się elektrycznym oporem właściwym materiału, z którego wykonany jest przewodnik. Przewodnik o określonym oporze nazywa się opornikiem. 1) Heraklit głosił, że: a) wszystko podlega ciągłym zmianom, 2) Heraklit szukał: a) drogą obserwacji zasad rządzących zmiennością 3) Pitagorejczycy głosili, że: a) zjawiskom fizycznym odpowiadają pewne, 4) Pitagorejczycy dzielili matematykę na: a) arytmetykę, geometrię, muzykę i astronomię 5) Pojęcie kosmosu wprowadzili do filozofii przyrody: a) pitagorejczycy, 6) Eudoksos z Knidos uczył, że sfery niebieskie są a) współśrodkowe 7) Zasadę prostolinijnego rozchodzenia się światła i: a) Euklides 8) Autorem zdania „Nic się nie rodzi i nic nie umiera,: a) Parmenides?, 9) Matematykę do opisu zjawisk fizycznych: a) Pitagoras, 10) Harmonię postrzeganą w przyrodzie w języku teori: a) pitagorejczycy, 11) Najstarszym zapisanym prawem fizycznym jest: a) prawo dźwigni prostej – Archimedes starożytność 12) Arystoteles głosił, że elementami stałymi ciał są: a) forma i materia, 13) Arystoteles dzielił ruchy w świecie podksięży na: a) naturalne i wymuszone?, 14) Według Arystotelesa próżnia: a) nie może istnieć, 15) Według Arystotelesa siły oporu były: a) proporcjonalne do prędkości. 16) Pierwszy finansowany przez władze ośrodek: a) Aleksandrii 17) Euklides żył w: a) IV-tym wieku p.n.e 18) Euklides zajmował się głównie: a) geometrią i optyką, 19) Za datę zamknięcia szkoły aleksandryjskiej uważa: a) śmierć Hypatii, 20) Opinię, że Księżyc otrzymuje światło od Słońca,: a) Arystarch, 21) Unifikacji sił ciężkości i wyporu dokonał: a) Archimedes? 22) System Ptolemeusza był: a) geocentryczny, 23) Ptolemeusz żył w: a) II w. n.e. 24) Heron jest autorem dzieł: a) „Mechanika” i „Pneumatyka” 25) Dzieło znane pod tytułem „Almagest” napisał: a) Ptolemeusz, 26) Najstarsze uniwersytety powstały w: a) Bolonii i Paryżu, 27) Izydor z Sewilli jest autorem: a) wielotomowej encyklopedii powszechnej, 28) Program zachowania nauki greckiej dla przyszłych: a) Boecjusz, 29) Boecjusz nawoływał do: a) uratowania myśli greckiej przed zapomnieniem. 30) Przedmiotem studiów niższego stopnia na: a) gramatyka, retoryka i dialektyka, 31) Pierwszym polskim fizykiem o sławie: a) Witelo ze Śląska 32) Przedmiotem studiów stopnia wyższego na: a) arytmetyka, geometria, muzyka, astronomia 33) „Impetus” wprowadzony przez Buridana rozumian: a) przyczynę ruchu, 34) Teoria impetu powstała: a) w starożytności, 35) Akademia Krakowska w latach 1400-1500 miała a) 18000 studentów, 36) Dzieło Kopernika „O obrotach sfer niebieskich” w: a) Norymberdze w 1543r. 37) Według Kopernika: a) nie istnieje jeden środek wszystkich sfer niebieskich, 38) Które zdanie dotyczące Kopernika jest fałszywe: a) nigdy nie opuścił Europy. 39) System Kopernika jest w istocie: a) heliostatyczny, 40) Tycho Brache badał: a) położenia ciał niebieskich, 41) Tycho Brache: a) krytykiem teorii Kopernika, 42) O przyczyny ruchu ciał niebieskich pytał po raz: a) Arystoteles, 43) Według Keplera przyczyną ruchów planet jest: a) oddziaływania magnetyczne, 44) O muzyce sfer niebieskich pisał: a) Kepler, 45) Gwiazdy medycejskie odkrył: a) Galileusz, 46) Galileusz większość swoich odkryć zawdzięczał: a) lunety 47) Autorem dzieła „Dialog o dwu układach świata” : a) Galileusz, 48) To, że tor ruchu pocisku jest parabolą, wykazał: a) Galileusz, 49) Pierwszą próbę utożsamienia fizyki ziemskiej i: a) Newton, 50) Autorem dzieła „Zasady matematyczne filozofii: a) Newton, 51) Newton żył w latach: a) 1642-1727, 52) Rozważania fizyczne Newtona mają charakter: a) geometryczny
