Fizyka współczesna w zadaniach, Notatki z Fizyka

Pobierz Fizyka współczesna w zadaniach i więcej Notatki w PDF z Fizyka tylko na Docsity!

Fizyka współczesna w zadaniach

Maria Fiałkowska, Krzysztof Fiałkowski

Poniżej przedstawiono przykładowo (wraz z rozwiązaniami) zadania rachunkowe

„z interesującym wynikiem” oraz zadania, w których szacuje się wartości wielkości

fizycznych, wybrane z podręcznika Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych, prezen-

towanego w tym zeszycie.

Strona 202, zadanie 1

Deuter stanowi ok. 0,015% naturalnego wodoru. Powierzchnia oceanów na Ziemi

wynosi ok. 360 milionów, a ich średnia głębokość 3,8 km. Przyjmując, że wodór

stanowi ok. 11% masy wody, oblicz, ile deuteru można uzyskać z wód oceanów.

Rozwiązanie:

S  360 000 000 km

2 = 3,6 · 10

14 m

2 , h  3,8 · 10

3 m

Objętość wody w oceanach:

V = S · h , V  13,7 · 10

17 m

3

Masa wody w oceanach:

M =  · V , 13 , 710 m 13 , 710 kg

m

kg 10

17 3 20

3

3

2

HO

M

Masa wodoru zawarta w wodach oceanów:

13 , 710 kg 1 , 510 kg 100

11 20 20

2

     H M

Masa deuteru zawarta w wodach oceanów:

2,3 10 kg

16      

 

2 2

2 4 0 , 01510 1 , 510 d H H

M M M

Strona 201, zadanie 2

Słońce zużywa ok. 700 milionów ton deuteru na sekundę. Na jak długi czas wy-

starczyłyby mu „dostawy deuteru z Ziemi”?

Rozwiązanie:

s

kg 710

s

kg 700 10

3 11 z    

0,3 10 s

5  

 , t

s

kg 710

2 , 310 kg

11

16

t

1 h = 3,6 · 10

3 s

  h, t  8,3h

10

3

5

t

Strona 80, zadanie 3

Przy odzyskiwaniu metalu z rudy (tlenku metalu) musimy dostarczyć na każdą

tonę materiału energii rzędu 10

9 J. O ile większa będzie masa otrzymanego metalu

i tlenu od masy rudy M , jeśli M = 10 t?

Rozwiązanie:

 _m = m metalu

• m tlenu_

– M

rudy

2 c

E

m

w  

1 , 110 kg

s

m 910

10 J

s

m 310

10 10 J 7

2

2 16

10

2 8

9   

 m 

 m  0,11 mg

Strona 226, zadanie 1

Wartość drugiej prędkości kosmicznej wyraża się wzorem:

R

2 MG

Jeśli promień obiektu maleje, wartość tej prędkości wzrasta, a gdy przekroczy c ,

nawet światło nie będzie mogło obiektu opuścić. Staje się on czarną dziurą.

a) Jaki byłby promień Ziemi, Słońca, gdyby skurczyły się tak, że byłyby czarnymi

dziurami?

b) Ile razy większa byłaby wówczas gęstość Ziemi, Słońca?

Do obliczeń przyjmij:

, 610 kg, 210 kg

kg

Nm 6 , 710

24 30

2

2 11      

 Z S

G M M

Ew = | Ep | – Ek ,

r

mv ke

r

ke

r

mv mv E k 2 2

2 2

2

2 2 2

  

k

p p

w p

p

k

E

E E

E E

E

E     



 

s

m , jestr 10

10 kg

2 , 210 J,

12

30

18 18 2

2

v v zędu

mv

czyli s

m 10

6 v 

Strona 190, zadanie 1

W jądrze atomu ołowiu jest ponad 200 nukleonów, a deficyt masy stanowi ponad

0,5% masy jądra. Czy znając masę jądra, możemy poprawnie obliczyć, ile nukle-

onów jest w jądrze, jeśli zapomnimy o deficycie masy?

Rozwiązanie:

p n j p n j

 m   Ζm  Α  Z  m  Μ  m  m  m ,  m  A  m  M 

Czy liczba nukleonów?

m

M j  Nie, jeśli  m  m

Dla ołowiu

 m > 0,5 · 10

• 2 · 200 m

 m > m