Pobierz Spotkanie z fizyka kl 7 odpowiedzi do ćwiczęn i więcej Ćwiczenia w PDF z Fizyka tylko na Docsity!
Zeszyt ćwiczeń. Spotkania z fizyką kl. 7.
Odpowiedzi do zadań umieszczonych pod kodami QR
I. Pierwsze spotkanie z fizyką
1. Czym zajmuje się fizyka
1. Na kolejnych zdjęciach: optyka, kinematyka, elektrodynamika
Lp. Pojęcie Opis lub przykład
- wielkość fizyczna B, D
- jednostka miary A
- niepewność pomiarowa E
- eksperyment C 3. 0,2 ml; 0,1 cm; 0,1℃; 0,01 kg; 1℃; 0,01 s
2. Wielkości fizyczne, jednostki i pomiary
1. a) 150 cm = 150 ∙ 0,01 m = 1,5 m 380 mm = 380 ∙ 0,001 m = 0,38 m 2,5 km = 2,5 ∙ 1000 m = 2500 m b) 30 dag = 30 ∙ 0,01 kg = 0,3 kg 1200 mg = 1200 ∙ 0,000001 kg = 0,0012 kg 20 g = 20 ∙ 0,001 kg = 0,02 kg c) 1,5 h = 1,5 ∙ 3600 s = 5400 s 3 min = 3 ∙ 60 s = 180 s 1 doba = 24 ∙ 60 min = 24 ∙ 60 ∙ 60 s = 86400 s 2 h 37 min = (2 ∙ 3600 + 37 ∙ 60) s = 9420 s 2. a) Masa – 37 000 g = 37 000 ∙ 0,001 kg = 37 kg Długość – 485 cm = 485 ∙ 0,01 m = 4,85 m Szerokość – 850 mm = 850 ∙ 0,001 m = 0,85 m b) Masa – 0,337 t = 0,337 ∙ 1000 kg = 337 kg Długość – 42,5 dm = 42,5 ∙ 0,1 m = 4,25 m Szerokość – 0,0018 km = 0,0018 ∙ 1000 m = 1,8 m
3. Jak przeprowadzać doświadczenia
Z dokładnością do dwóch cyfr znaczących Z dokładnością do trzech cyfr znaczących 0,0058714 0,005 9 0, 12,8732501 13 12, 9 998,5 1000 999 0,0996 0,1 0, 0996 1191 1200 1190 0,071243 0,071 0,
2. a) Masę 0,2 kg wyznaczono wagą łazienkową, a 0,23 kg – wagą kuchenną. Dokładność pomiaru wagą kuchenną jest większa. b) Temperaturę 35,8℃ wyznaczono termometrem lekarskim, a 36℃ – termometrem ściennym. Dokładność pomiaru termometrem lekarskim jest większa. c) Czas stygnięcia 37 min 25 s wyznaczono zegarem ściennym z sekundnikiem, a 37 min 25,18 s – stoperem. Dokładność pomiaru stoperem jest większa. 3. Piotrek nie miał racji. Stoper umożliwia pomiar czasu z dokładnością do 0,01 s, ale czas reakcji człowieka i refleks chłopca zmniejszają tę dokładność. Dokładność pomiaru Kasi jest większa dzięki pomiarowi czasu 30 wahnięć. Obliczając okres wahań, dokładność jej pomiaru należy podzielić przez
4. Rodzaje oddziaływań i ich wzajemność
1. Oddziaływania grawitacyjne:
- mają duży zasięg i słabną wraz z odległością,
- odpowiadają za przyciąganie przez Ziemię bliskich obiektów, np. lecącego samolotu, oraz za oddziaływanie obiektów położonych bardzo daleko od siebie, np. Ziemi i Słońca. 2. Jeżeli rurkę wykonaną z PCV potartą wełną zbliżymy (bez dotykania) do aluminiowej puszki leżącej na gładkim, równym podłożu, to puszka potoczy się w kierunku rurki. Zachowanie puszki można wyjaśnić jej oddziaływaniem elektrostatycznym z rurką z PCV. Puszka, tocząc się po stole, oddziałuje z nim mechanicznie. Jeśli za bardzo ją rozpędzimy, nie wyhamuje przed krawędzią stołu i spadnie z powodu oddziaływania grawitacyjnego z Ziemią. 3. S padanie piłki jest dynamicznym skutkiem oddziaływania grawitacyjnego piłki z Ziemią. Gdy piłka uderza o podłogę, obserwujemy statyczne i dynamiczne skutki oddziaływań. W chwili przedstawionej na rysunku B piłka oddziałuje z Ziemią i podłogą. Po odbiciu piłka wznosi się w górę z coraz mniejszą prędkością, co jest dynamicznym skutkiem oddziaływania. 4. Na przykład: 1. (etap 5.). Ziemia oddziałuje z tyczkarzem, który doznaje dynamicznego skutku oddziaływania(jego szybkość zwiększa się).
- (etap 6). Tyczkarz oddziałuje z materacem, który doznaje statycznego skutku oddziaływania (ugina się), a tyczkarz – dynamicznego skutku oddziaływania (zmniejsza prędkość). 5. Między piłkarzem a piłką występuje wzajemne oddziaływanie mechaniczne. Między Ziemią a piłką występuje wzajemne oddziaływanie grawitacyjne. Między piłkarzem a Ziemią występuje wzajemne oddziaływanie grawitacyjne.
6. Przyczyna Skutek
- Na asfalcie oblodzonym opony ślizgają się bardziej niż na asfalcie suchym.
C
- Włosy i grzebień elektryzują się i oddziałują ze sobą elektrostatycznie. A
- Magnes oddziałuje magnetycznie z lodówką, a mechanicznie – z kartką. D 7. Tak, planety powodują ruch Słońca. Jednak skutek oddziaływania planet na Słońce jest mniejszy niż efekt oddziaływania Słońca na planety, bo masa Słońca jest znacznie większa od masy planet.
6. Siły wypadkowa i równoważąca
1. 1. F, 2. P, 3. F, 4. P, 5. P
Rysunek Wartość siły wypadkowej Kierunek i zwrot siły wypadkowej A 500 N B 150 N C 60 N
Uwaga. Można wyznaczyć wypadkową siły grawitacji i siły wiatru. Pozwoli to zobaczyć, że ta siła równoważy siłę skrzydeł.
Działające siły równoważą się.
Test powtórzeniowy. Pierwsze spotkanie z fizyką
1. 2 – A
2. B
3. Wypadkowa sił może mieć dowolną wartość pomiędzy 5 N (kierunki sił takie same, zwroty przeciwne) a 25 N (kierunki sił takie same, zwroty zgodne).
4.a) F 1 i F 2 , F 1 i F 3 , F 2 i F 3 , F 4 i F 6 , F 4 i F 7 , F 6 i F 7 b) F 1 i F 2 oraz F 4 i F 6 c) F 2 i F 4 oraz F 3 i F 7 d) np. F 4 i F 5 lub F 3 i F 6 e) F 4 i F 5 oraz F 3 i F 6
II. Właściwości i budowa materii
7. Atomy i cząsteczki
1. 1. F, 2. F, 3. P, 4. F, 5. P
2. Najszybciej – B, najwolniej – C. Szybkość dyfuzji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.
8. Oddziaływania międzycząsteczkowe
1. Na kolejnych zdjęciach: siły spójności, napięcie powierzchniowe, siły spójności 2. Jeśli dowolne cząsteczki wzajemnie na siebie oddziałują, to mówimy o oddziaływaniu międzycząsteczkowym. Jeśli oddziałują na siebie cząsteczki tej samej substancji (np. cząsteczki wody z cząsteczkami wody), to siły działające między nimi nazywamy siłami spójności. Jeśli zaś oddziałują na siebie cząsteczki różnych substancji (np. cząsteczki wody z cząsteczkami szkła), to działają między nimi siły przylegania. 3. Do szklanego naczynia wlano dwie niemieszające się ciecze Powierzchnia dolnej cieczy utworzyła menisk wypukły, co oznacza, że siły spójności występujące wewnątrz tej cieczy są większe niż siły przylegania tej cieczy do ścianek probówki. Powierzchnia górnej cieczy utworzyła menisk wklęsły, ponieważ siły przylegania tej cieczy do ścianek probówki są większe niż siły spójności występujące wewnątrz tej cieczy.
10. Stany skupienia. Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów
Atomy i cząsteczki w ciałach stałych w cieczach w gazach E, G A, D, F B, C, H
Stan stały Stan ciekły Stan gazowy stal miedź sól kuchenna
olej rzepakowy denaturat benzyna
tlen para wodna tlenek węgla (IV)
3. a) wypuszczanie powietrza z balonika, b) pompowanie dętki w kole roweru. 4. a) Cząsteczki gazu poruszają się z dużymi prędkościami i praktycznie ze sobą nie oddziałują (oprócz momentów zderzeń). Mogą dotrzeć do każdego punktu w przestrzeni. b) Oddziaływanie między cząsteczkami cieczy lub gazu jest słabe; nie jest w stanie zapewnić zachowania kształtu ciała. c) Odległości między cząsteczkami gazu są duże. Cząsteczki bez problemu można „upakować” gęściej, zbliżyć do siebie. Nie oddziałują one ze sobą, nie pojawia się więc siła odpychająca utrudniająca sprężanie. d) Odległości między cząsteczkami ciał stałych i cieczy są niewielkie. Próba zmniejszenia ich objętości prowadzi do pojawienia się sił odpychających, które powstrzymują cząsteczki przez zbliżaniem się do siebie.
b) (^125) dmg 3 = (^) 0,001 m0,125 kg 3 = 125 (^) mkg 3 , bo 1 g = 0,001 kg, 1 dm^3 = 0,001 m^3
c) 7,
kg dm^3 =^
7340 g 1000 cm^3 = 7,^
g cm^3 , bo^ 1 kg = 1000 g,^ 1 dm
(^3) = 1000 cm 3
2. 𝑚 = 𝑑 𝑉 = 4,2 (^) dmkg 3 ∙ 12 dm^3 = 50,4 kg 3. a) 𝑉 =
𝑚 𝑑 =^
8000 kg (^1600) mkg 3
= 5 m^3
b) 𝑉 = 𝑚𝑑 = 192 kg 3,2 (^) dmkg 3
= 60 dm^3
c) 𝑉 =
𝑚 𝑑 =^
500 g 1,25 (^) cmg 3 = 400 cm
3
4. a) 𝑚 = 𝑑 𝑉 = 2,5 (^) cmg 3 ∙ 80 cm^3 = 200 g = 0,2 kg
b) 𝑚 = 𝑑 𝑉 = 1350
kg m^3 ∙ 4 cm
(^3) = 1350 kg m^3 ∙ 0,000004 m
(^3) = 0,0054 kg
5. 𝑚 = 𝑑𝑉 = 0 , (^75) cmg 3 ∙ 35 dm^3 = 0 , (^75) cmg 3 ∙ 35 000 cm^3 = 26250 g = 26 , 25 kg
13. Wyznaczanie gęstości
Co jest potrzebne do wyznaczenia gęstości: ciała stałego w kształcie walca, prostopadłościanu lub kuli?
ciała stałego o nieregularnym kształcie?
cieczy?
waga, linijka (dla kuli: waga, cylinder miarowy z wodą, flamaster)
waga cylinder miarowy z wodą flamaster
waga pusty cylinder miarowy
2. a) 𝑚 = 𝑑𝑉 = 7 , 13
g cm^3 ∙^ (^2 cm)
(^3) = 57 , 04 g
b) Różnica jest skutkiem niedokładności pomiarów masy i rozmiarów sześcianu.
3. Masa wody w szklance: 𝑚w = 700 g − 200 g = 500 g.
Objętość wody: 𝑉 = 500 g 1 g cm^3
= 500 cm^3.
Masa badanej cieczy: 𝑚c = 830 g − 200 g = 630 g.
Gęstość badanej cieczy: 𝑑c = (^) 500 cm630 g 3 = 1,26 (^) cmg 3.
Test powtórzeniowy. Właściwości i budowa materii
1. A, B, C
2. B – 1
3. A – 2
4. B – 2
𝐹g 𝑔 =^
0,55 N (^10) kgN
= 0,055 kg = 55 g
III. Hydrostatyka i aerostatyka
14. Siła nacisku na podłoże. Parcie i ciśnienie
1. a) 235 500 Pa = 235,5 kPa; b) 145 300 Pa = 1453 hPa; c) 5 340 000 Pa = 5,34 MPa 2. Kiedy podczas akcji ratowniczej ratownik kładzie się na lodzie, zwiększa powierzchnię, jaką naciska na podłoże, nie zmieniając wartości siły nacisku. Tym samym zmniejsza ciśnienie wywierane na lód, zmniejsza się więc prawdopodobieństwo zarwania się pod nim lodu. 3. Najgłębszy ślad pozostawił prostopadłościan B, który naciska na podłoże najmniejszą powierzchnią. Nacisk 𝐹nw każdym przypadku jest taki sam, równy co do wartości ciężarowi prostopadłościanu. Wartość siły nacisku na poziome podłoże: 𝐹n = 𝐹g = 𝑚 ∙ 𝑔, gdzie: 𝑚 – masa naciskającego ciała,
𝑔– stały współczynnik równy 10
N kg. Iloraz wartości siły nacisku 𝐹ni pola powierzchni 𝑆, na które ta siła działa, jest wielkością fizyczną nazywaną ciśnieniem. Jeśli siła nacisku jest stała, to ciśnienie jest tym większe, im mniejsze jest pole powierzchni, na jaką działa siła.
4. Ciśnienie atmosferyczne jest mniejsze (𝑝 1 > 𝑝 2 ). 5. Masa czołgu wynosi 46,5 t, czyli 46 500 kg. Czołg wywiera na podłoże ciśnienie 92 kPa, czyli 92 000 Pa. Jeżeli przyjmiemy, że ciało o masie 1 kg wywiera na płaską powierzchnię nacisk około 10 N, to czołg T90 wywiera na podłoże nacisk około 465 000 N. Pole powierzchni gąsienic czołgu
możemy obliczyć, przekształcając wzór na ciśnienie: 𝑝 = 𝐹 𝑆n do postaci: 𝑆 = 𝐹 𝑝n.
Uwzględniając dane techniczne czołgu T90, otrzymujemy pole powierzchni styku gąsienic z podłożem.
𝑆 =
465 000 N 92 000 Pa ≈ 5,05 m
2
15. Ciśnienie hydrostatyczne i ciśnienie atmosferyczne
kg m^3 ∙ 10^
N kg ∙ 2000 m = 20^000 000 Pa = 20 MPa
2. a) Gęstość nafty stanowi
(^700) mkg 3 (^1000) mkg 3
= 0,7 gęstości wody. Ciśnienie wywierane przez naftę na
głębokości 1 cm to 0,7 ciśnienia wywieranego na takiej samej głębokości przez wodę. Wynosi ono 0,7 ∙ 100 Pa = 70 Pa. b) Wysokość słupa nafty, cm 1 2 3 5 8 Ciśnienie, Pa 70 140 210 350 560
c) Współrzędne dowolnego punktu wykresu (lub odpowiednie dane z tabeli) podstawiamy do wzoru:
𝑑 =
2,5 N 250 cm^3 ∙10 (^) kgN
2,5 N 0,00025 m^3 ∙10 (^) kgN
kg m^3. Wartość odpowiada gęstości wody^ odczytanej z tablic.
2. Obliczamy gęstości obu balonów:
Pierwszy balon: 𝑑 1 =
15 g 10 dm^3 = 1,^
g dm^3. Drugi balon: 𝑑^2 =^
25 g 25 dm^3 = 1^
g dm^3. Uniesie się drugi balon, bo jego gęstość jest mniejsza od gęstości powietrza.
18. Prawo Archimedesa a pływanie ciał
Ciało które pływa w wodzie które tonie w wodzie o małej masie zapałka złota obrączka o dużej masie statek duży kamień
Ciężar piłeczki w oliwie jest równy 0, 2 N Siła wyporu działająca na piłeczkę znajdującą się w oliwie jest równa 0,2 N Po przeniesieniu piłeczki z oliwy do wody jej ciężar będzie równy 0,2 N Siła wyporu działająca na piłeczkę znajdującą się w wodzie jest równa 0,2 N Głębokość zanurzenia piłeczki w wodzie w porównaniu z głębokością jej zanurzenia w oliwie jest mniejsza
3. Pod powierzchnią wody znajduje się objętość: 𝑉 1 = 0,75 ∙ 1 m^3 = 0,75 m^3. Na część kulki znajdującą się pod powierzchnią cieczy działa siła wyporu:
𝐹w = 800 (^) mkg 3 ∙ 10 (^) kgN ∙ 0,75 m^3 = 6000 N.
Z warunku pływania ciał wynika 𝐹w = 𝐹g, więc wartość siły ciężkości działającej na kulkę wynosi 𝐹g =
6000 N.
Masa kulki jest równa 𝑚 =
𝐹g 𝑔 =^
6000 N (^10) kgN^ = 600 kg.
Gęstość substancji, z jakiej wykonano kulkę, wynosi: 𝑑 =
𝑚 𝑉 =^
600 kg 1 m^3 = 600^
kg m^3.
Test powtórzeniowy. Hydrostatyka i aerostatyka
1. C
2. B
3. A, C, B
4. 1. F, 2. P
5. D
IV. Kinematyka
19. Ruch i jego względność
1. a) Tak, jeśli pasażer idzie wzdłuż wagonu z prędkością równą prędkości pociągu, ale w przeciwną stronę. b) Tak, jeśli autobus i rowerzysta jadą w tę samą stronę z taką samą prędkością.
2. Po pierwszym odbiciu piłeczka wzniosła się na maksymalną wysokość około 28 cm Po drugim odbiciu piłeczka wzniosła się na maksymalną wysokość około 18 cm Czas między pierwszym i drugim odbiciem piłeczki to około 0,6 s Całkowity czas zarejestrowanego ruchu piłeczki to około 1,24 s Czas między drugim odbiciem piłeczki a osiągnięciem przez nią maksymalnej wysokości to około 0,24 s
3. a) po 2. minucie: 1375 m n.p.m.; po 19. minucie: 1275 m n.p.m. b) na górnej stacji: 2 minuty; na dolnej stacji: 2 minuty c) 3,5 minuty 4. Analizę ruchu Księżyca wokół Słońca można prześledzić w artykule (w języku angielskim): https://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/. Orbita Księżyca jest linią falistą położoną blisko eliptycznej orbity Ziemi.
20. Ruch jednostajny prostoliniowy
1. a) 36 kmh = (^36) 3600 s^ 000 m = 10 ms
b) 20
cm s =^
0,2 m 1 s = 0,^
m s
c) 54 kmh = (^54) 3600 s^ 000 m = 15 ms
2. a) 5
m s =
5 10001 km 3600 h^
km h
b) 20
cm s =
20 1000001 km 3600 h^
km h
c) 0, 5 ms =
0, 10001 km 3600 h^
= 1,8 kmh
3. 1.P, 2. F, 3. P, 4. F
4. A
5. a) t [s] 0 5 10 15 20 25 s [cm] 0 2 4 6 8 10
2. a) Czas [s] 0 0,2 0,4 0,6 0, Przebyta droga [cm] 0 4 16 36 64 b) 3. Aby dobiec do ogrodzenia, złodziej potrzebuje czasu: 𝑡 =
𝑠 𝑣 =^
20 m 5 ms^ = 4 s. W tym czasie pies jest
w stanie przebiec drogę: 𝑠 = 𝑎 𝑡
2 2 =^
(^3) sm 2 ∙ (4 s)^2 2 = 24 m. To więcej niż odległość psa od ogrodzenia (23 m). Pies dobiegnie do płotu szybciej niż złodziej, rabuś nie zdoła uciec.
4. 1. P, 2. F. Podstawiamy współrzędne punktu odczytane z wykresu: 𝑎 =
2 𝑠 𝑡^2 =^
2 ∙ 80 m (4 s)^2 = 10^
m s^2.
23. Analiza wykresów ruchów prostoliniowych: jednostajnego i jednostajnie zmiennego
1. 1. F ( 40 ms = 144 kmh ), 2. P 2. B 3. 1. F (𝑣śr =
1000 m + 1000 m 200 s + 250 s ≈^4 ,^4
m s ), 2.^ P
4. a) 𝑎 = ∆ ∆𝑣𝑡 =
4 m s 20 s =^0 ,^2
m s^2
b) 𝑎 =
∆𝑣 ∆𝑡 =^
5 m s − 4 m s 10 s =^0 ,^1
m s^2 c) Ruch jednostajny, 𝑠 = 𝑣 𝑡 = 5 ms ∙ 70 s = 350 m
5. B
Test powtórzeniowy. Kinematyka
1. a) A; b) F, I 2. właściwa kolejność: C, A, D, B 3. B, C (średni czas: 𝑡śr = 4 s, średnia prędkość: 𝑣śr = 3 m4 s = 0,75 ms , minimalna prędkość: 𝑣min = 3 m 4,3 s ≈ 0,^
m s , maksymalna prędkość:^ 𝑣maks^ =^
3 m 3,8 s ≈ 0,^
m s )
4. C
5. 1. P, 2. P, 3. F, 4. P
V. Dynamika
24. Pierwsza zasada dynamiki Newtona – bezwładność
2. a) Rację miał Paweł. Kości odchylają się w kierunku przedniej szyby, jeśli przyspieszenie samochodu jest zwrócone do tyłu pojazdu. Jest tak zarówno w czasie hamowania samochodu jadącego do przodu, jak i w czasie rozpędzania się na wstecznym biegu. b) Nie można tego stwierdzić. Samochód mógł się rozpędzać, jadąc do przodu (niekoniecznie zaczynając od zerowej prędkości). Mógł też zahamować, jadąc na wstecznym biegu. Strona, w którą odchyla się choinka, wskazuje tylko, jaki jest zwrot przyspieszenia. Nie można wyciągnąć wniosków dotyczących: wartości, kierunku i zwrotu prędkości. 3. a) Siły działające na rowerzystę pokonującego zakręt ze stałą prędkością 10 kmh nie równoważą się ,
ponieważ rowerzysta nie porusza się po linii prostej. b) Siły działające na samochód hamujący przed przejściem dla pieszych nie równoważą się , ponieważ prędkość samochodu nie jest stała. c) Siły działające na podrzuconą pionowo do góry piłkę nie równoważą się , ponieważ prędkość piłki zmienia się.
d) Siły działające na tramwaj jadący ze stała prędkością 20
km h po prostym odcinku szyn^ równoważą się , ponieważ ruch tramwaju jest ruchem jednostajnym prostoliniowym. e) Siły działające na osobę znajdującą się na krzesełku karuzeli wirującej ze stałą prędkością nie równoważą się , ponieważ krzesełko nie porusza się po linii prostej.
4. a) Przykładowe rozwiązanie
b) Siła wyporu działa pionowo w górę, a siły ciężkości i oporu wody – pionowo w dół. Aby siły się równoważyły, wartość siły działającej w górę musi być równa sumie wartości sił działających w dół. Siła ciężkości wynosi zatem: 𝐹g = 𝐹w − 𝐹o = 60 MN − 40 kN = 60000 kN − 40 kN = 59960 kN.
c) Ciężar łodzi musi być większy od wartości siły wyporu działającej na całkowicie zanurzoną łódź lub jej równy. Należy tak napełnić łódź, aby jej całkowity ciężar przekroczył 60 MN.
Spadek, który jest spadkiem swobodnym – na ciało działa wyłącznie siła grawitacji
Spadek, który można uznać za swobodny – siła oporu jest na tyle niewielka w porównaniu z siłą grawitacji, że można ją pominąć
Spadek, który nie jest spadkiem swobodnym – siła oporu powietrza odgrywa istotną rolę, nie można jej pominąć A, E C, F, H B, D, G
4. W spadku swobodnym na Ziemi po czasie 2,4 s prędkość ciała wynosi: 𝑣 = 𝑔 𝑡 = 10 ms 2 ∙ 2,4 s =
24 ms. Opisany ruch nie był zatem spadkiem swobodnym.
𝑔 𝑡^2 2 =^
(^10) sm 2 ∙ (0,5 s)^2 2 = 1,25 m Wynik można uznać za zgodny z obserwacjami.
27. Trzecia zasada dynamiki Newtona. Zjawisko odrzutu
Siła reakcji ma taką samą wartość i taki sam kierunek, ale przeciwny zwrot. Jest przyłożona do innego ciała.
2.a)
Siła ma wartość 10 N, taki sam kierunek, jaki ma siła działająca na wózek po prawej stronie, oraz przeciwny zwrot.
b) Wózek po lewej stronie: 𝑎 = (^) 𝑚𝐹 = (^) 0,5 kg10 N = 20 ms 2 , wózek po prawej stronie: 𝑎 = (^) 0,25 kg10 N = 40 ms 2.
28. Siła tarcia
1. Większa siła oporu działa na samochód na rysunku b, ponieważ prędkość tego samochodu jest większa niż prędkość samochodu na rysunku a. Większa siła oporu działa na samochód na rysunku c, ponieważ jest on większy od samochodu z rysunku d (większy jest rozmiar przedniej części pojazdu). Siła tarcia między oponami a asfaltem jest większa w przypadku samochodu na rysunku c, ponieważ jego ciężar jest większy od ciężaru samochodu z rysunku d.
2. A, C
Opis sytuacji Siła Zmiana siły tarcia oporu powietrza zwiększenie zmniejszenie
- Chłopiec idący suchym chodnikiem wszedł na zamarzniętą kałużę.
X X
- Pilot zmniejszył prędkość samolotu
z 240 km h do 220 km h.
X X
- Dziecko zjeżdżające na sankach przejechało ze śniegu na szorstką, zamarzniętą ziemię.
X X
- Gdy Ola pchała pusty wózek, jej mama włożyła do niego zgrzewkę wody mineralnej.
X X
4. Rację mają Tomek i Iwona. W czasie przeciągania liny na obie osoby działa siła o takiej samej wartości (trzecia zasada dynamiki). Przegrywa osoba, dla której ta siła będzie większa od maksymalnej siły tarcia między stopami a podłożem, a siła tarcia związana jest z naciskiem, czyli masą ciała danej osoby. 5. a) 𝐹o = 6 𝜋𝜂𝑟𝑣 = 6 𝜋 ∙ 10 −^3 Pa ∙ s ∙ 0 , 002 m ∙ 0 , 05 m s ≈ 1 , 88 ∙ 10 −^6 N
b) B (siła oporu jest wprost proporcjonalna do prędkości kulki) c) Siła oporu działająca na kulkę poruszającą się w miodzie jest znacznie większa od siły działającej na kulkę zanurzoną w etanolu. Współczynnik lepkości dynamicznej miodu jest około 1000 razy większy od tego współczynnika dla etanolu.
Test powtórzeniowy. Dynamika
1. C, D
2. B, C, E
3. D
4. 0,7 N, w górę, pierwsza zasady dynamiki 5. C (przyspieszenie spadochroniarza jest największe) 6. 1. P, 2. F 7. a) Magnes górny się nie porusza; zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki działające na niego siły się równoważą. Magnes dolny odpycha magnes górny siłą równą ciężarowi magnesu górnego, czyli 1 N. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki magnes górny odpycha magnes dolny siłą o takiej samej wartości. b) Siła ciężkości działająca na magnes dolny ma wartość 1 N. Siła magnetyczna pochodząca od magnesu górnego ma wartość 1 N. Zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki siła sprężystości podstawki ma zatem wartość 2 N.
Krok 5.: 𝑠 = 4323600 000 m = 120 m
Krok 6.: 𝑊 = 3000 N ∙ 120 m = 360 000 J = 360 kJ
Krok 7.: 𝑃 =
360 kJ 1 s = 360 kW Krok 8.: moc silnika samolotu wynosi 360 kW.
3. 𝑃 = 𝑊𝑡 = (^) 2 ∙ 365 ∙ 24 ∙ 60 ∙ 60 s1000 J ≈ 1,6 ∙ 10−5^ W = 16 μW 4. a) 𝑃 = 4 KM = 4 ∙ 0,736 kW ≈ 2,9 kW
b) 𝑊 = 𝑃 𝑡 = 4 ∙ 0,736 kW ∙ 86 400 s ≈ 254 000 kJ = 254 MJ
31. Energia potencjalna grawitacji i potencjalna sprężystości
1. Większa energia potencjalna sprężystości została zgromadzona w siłomierzu na rysunku A. Obie sprężyny zostały rozciągnięte o tyle samo, ale na siłomierz po lewej stronie działała większa siła (więcej zawieszonych ciężarków). 2. Największa energia potencjalna sprężystości jest w położeniu III (największe ugięcie trampoliny). Największa energia potencjalna grawitacji jest w położeniu E (najwyżej położony środek masy skoczka). 3. a) Numer piętra 1 2 3 4 Wysokość, licząc od parteru [m] 3 6 9 12 Energia potencjalna grawitacji [J] 1500 3000 4500 6000 b) Energia potencjalna grawitacji i wysokość są do sobie wprost proporcjonalne. 4. a) Filip: ∆𝐸pF = 80 kg ∙ (^10) kgN ∙ ( 1583 m − 1406 m) = 141 , 6 kJ
Ania: ∆𝐸pA = 50 kg ∙ 10
N kg ∙ (2499 m − 1583 m) = 458 kJ
Jarek: ∆𝐸pJ = 70 kg ∙ 10
N kg ∙ (2159 m − 1406 m) = 527,1 kJ b) Sposób I: Masę Agaty obliczamy z przekształcenia wzoru na zmianę energii potencjalnej. ∆𝐸p =
𝑚𝑔∆ℎ , stąd 𝑚 =
∆𝐸p 𝑔∆ℎ =^
656000 J (^10) kgN ∙ 1093 m
≈ 60 kg. Następnie obliczamy zmianę energii potencjalnej
grawitacji Agaty w czwartek: ∆𝐸p2 = 60 kg ∙ 10 (^) kgN ∙ 753 m ≈ 452 kJ.
Sposób II: Zmiana energii potencjalnej grawitacji jest wprost proporcjonalna do różnicy wysokości,
zatem: (^) 2499 m−1406 m656 kJ =
|∆𝐸p2| 2159 m−1406 m. Stąd^ ∆𝐸p2^ = 452 kJ.
32. Energia kinetyczna, zasada zachowania energii mechanicznej
1. a) Większa jest energia kinetyczna biegacza
(biegacz: 𝐸k =
80 kg ∙ (5 ms )
2
2 = 1000 J, pocisk:^ 𝐸k^ =^
0,008 kg ∙ (400 ms )
2
2 = 640 J). b) Większa jest energia kinetyczna samolotu
(samolot: 𝐸k =
18 000 kg ∙ (500 ms )
2
2 = 2,25 GJ, pociąg:^ 𝐸k^ =^
2 000 000 kg ∙ (20 ms )
2
2 = 0,4 GJ).
2. Samochód porusza się ze stałą prędkością – C Samochód hamuje – A Samochód rusza z miejsca – B 3. a) h [m] 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 E p [J] 4 3,2 2,4 1,6 0,8 0 E k [J] 0 0,8 1,6 2,4 3,2 4 E c [J] 4 4 4 4 4 4 b) 4. Pikujący ptak – B Wyskakujący z wody delfin – A Pszczoła wpadająca w pajęczynę – C Skacząca do góry żaba – A Zasada zachowania energii mechanicznej jest najlepiej spełniona w przypadku pikującego ptaka – przyjmowany przez niego podczas pikowania kształt zapewnia minimalne opory ruchu. 5. a) Na wysokości 3,7 m: 𝐸p = 0,6 kg ∙ 10
N kg ∙ 3,7 m = 22,2 J.
Na wysokości 3,3 m: 𝐸p = 0,6 kg ∙ 10 (^) kgN ∙ 3,3 m = 19,8 J.
b) Od energii całkowitej (obliczonej dla wysokości 2,4 m) odejmujemy energię potencjalną grawitacji na zadanej wysokości:
- na wysokości 3,7 m: 𝐸k = (14,4 J + 13,3 J) − 22,2 J = 5,5 J,
- na wysokości 3,3 m: 𝐸k = (14,4 J + 13,3 J) − 19,8 J = 7,9 J. c) Prędkość piłki w momencie wpadania do kosza jest mniejsza niż w momencie wyrzucania. Przy koszu piłka znajduje się na większej wysokości, ma większą energię potencjalną grawitacji, a co za tym idzie – mniejszą energię kinetyczną i mniejszą prędkość.
Test powtórzeniowy. Praca, moc, energia
1. A
