1

„

FIZYKA DLA GEOGRAFÓW”

/Pytania i problemy, seria II/

1. Kajakarz przepływa rzekę z prędkością 4 m/s, przy czym ruch jego wioseł

jest prostopadły do prądu wody. Rzeka płynie z prędkością 3 m/s. W jakim
kierunku i z jaką prędkością porusza się kajak względem brzegów rzeki ?

2. Ciało porusza się wzdłuż toru OO’ (wektory

υ

oraz

'

υ

oznaczają

odpowiednie prędkości ruchu ciała). Jakie kierunki i zwroty mają wektory
przyspieszenia ciała w punktach O i O’ ? Narysuj schematycznie te
wektory.

3. Rysunek przedstawia tor ruchu ciała. W pewnej chwili, odpowiadającej

położeniu ciała w punkcie O, ciało to ma prędkość

υ

i doznaje przyspieszenia

a

. Narysuj składowe: styczną i normalną przyspieszenia w tym punkcie toru.

4. Podaj wzór na przyspieszenie dośrodkowe w ruchu po okręgu i wyjaśnij

znaczenie użytych symboli. Podaj przykład oddziaływania wywołującego
taki ruch.

5. Co to jest prędkość kątowa w ruchu obrotowym ?

6. Podaj III zasadę Newtona. Omów ja na przykładzie Ziemi i spadającego

kamienia.

7. Czy III zasada Newtona ma zastosowanie do ciała fizycznego czy do

układu

ciał fizycznych ?

O

υ

a

υ

a

a)

b)

O

O’

O

υ

'

υ

2

8. Czy prawdziwe jest stwierdzenie: „siły akcji i reakcji (występujące w III

zasadzie Newtona) są sobie równe lecz przeciwnie skierowane, a skoro tak
to równoważą się, tzn. ich wypadkowa wynosi zero” ? Odpowiedź uzasadnij.

9. Co to jest układ izolowany (zamknięty) ciał fizycznych ?

10. Rozważając siły działające w układzie „książka – stół – Ziemia” (patrz wykład)

dokonaj analizy tych sił dla stołu (na wykładzie przeprowadzono ją dla
książki).
Wskazówki:

1) Zachowaj na rysunku wszystkie siły przedstawione na wykładzie
2) Kontynuując analizę zacznij od siły ciężkości stołu, a następnie postępuj

analogicznie jak na wykładzie.

11. Pocisk wylatuje z lufy karabinu. Jakie wielkości fizyczne charakteryzujące

pocisk musisz znać, aby określić wielkość fizyczną nazywaną

pędem

pocisku ?

12. Wyjaśnij dlaczego pęd jest wielkością wektorową ?

13. Rozważ bieg słonia i bieg geparda. (Słoń słynie m.in. ze swojej dużej masy,

gepard – z dużej szybkości.) W jakiej sytuacji wartości bezwzględne

pędów

obu zwierząt będą jednakowe ?

14. Co to jest pęd całkowity układu ciał ?

15. Dwie jednakowe kule o masie

m

każda poruszają się ruchem postępowym

naprzeciw siebie. Wartości bezwzględne wektorów prędkości są równe i
wynoszą

υ

. Ile wynosi pęd całkowity układu

kul ?

16. Jakim wzorem wyraża się energia kinetyczna ciała o masie

m

poruszającego

się z prędkością

υ

?

17. Jakim terminem określamy energię kinetyczna i potencjalną

łącznie

?

18. Sformułuj zasadę zachowania pędu i zasadę zachowania energii

mechanicznej.

19. Na gładkiej powierzchni lodu stoją sanki. W pewnej chwili zaczynasz je

rozpędzać ciągnąc stałą siłą

F

na odcinku toru lodowego o długości

d

.

Pomijamy tarcie pomiędzy płozami sanek a powierzchnią lodu.

a) Określ dla tego przykładu „pracę siły nad ciałem fizycznym”
b) Ile wynosi energia kinetyczna sanek na końcu przebytego odcinka toru ?
c) Skąd „wzięła się” (pochodzi) energia kinetyczna sanek ?

Wskazówka: rozważ zasadę zachowania energii do układu izolowanego

„człowiek + sanki”.

3

20. Sanki o masie

m

, ślizgające się swobodnie (bez działania człowieka),

z prędkością

v

, po zaśnieżonej równinie zatrzymują się. Jaka siła była

przyczyną zatrzymania się sanek ?
Czy ta siła wykonała tu jakąś pracę ? Ile wynosi ta praca ? Co stało się
z energią kinetyczną sanek (rozważ zasadę zachowania energii w układzie
nieizolowanym z siła tarcia) ?

21. Rozważ pracę (rozumianą jako wielkość fizyczna) wykonywaną przez osobę

popychającą ruchem jednostajnym wózek dziecięcy podczas spaceru w
parku. Czy praca to powiększa energię kinetyczną wózka ? Co się dzieje z
wykonaną pracą (rozważ zasadę zachowania energii) ?

22. Podnosisz pakunek o masie

m

na wysokość

h

działając na niego stałą siłą

F

,

równą, co do wartości bezwzględnej, sile ciężkości pakunku

G

=

m

⋅

g

.

a) Jakim ruchem porusza się to ciało ?
Wskazówka: zastosuj I zasadę Newtona.
b) Jakim wzorem wyraża się energia potencjalna pakunku nad powierzchnią

Ziemi ?

c) Skąd pochodzi przyrost energii potencjalnej pakunku ?

23. Podaj określenie

zderzenia

ciał jako zjawiska fizycznego. Wskaż przykłady.

24. Jakie podstawowe zasady fizyczne rządzą ruchem ciał w zjawisku

zderzenia ?

25. Podaj wzór na siły przyciągania grawitacyjnego dwóch ciał sferycznych.

Uzasadnij stwierdzenie, że siły wyrażone tym wzorem spełniają III zasadę
Newtona.

26. Wyznacz znaną ci wartość ziemskiego przyśpieszenia grawitacyjnego

(

2

81

9

s

m

,

g

=

, na powierzchni Ziemi) z wielkości występujących we wzorze

na wartość siły grawitacyjnej.

27. Czy ziemskie przyśpieszenie grawitacyjne mierzone na wysokości

kilkaset

km

nad Ziemią jest:

a) takie samo, b) większe, c) mniejsze, niż a powierzchni Ziemi ?
Odpowiedż uzasadnij.

28. Podaj określenia i miary fizyczne pojęć: „odkształcenie” i „naprężenie”.

29. Pojęcia: „naprężenie” i „ciśnienie” mają ten sam

sens fizyczny

, lecz w teorii

sprężystości stosowane są do opisu własności sprężystych różnych stanów
skupienia materii. Jakie to stany skupienia ?

30. Jaki jest charakter zależności „odkształcenie” – „naprężenie” dla sił

sprężystości ?

4

31. Podaj i omów prawo Hook’a dla rozciągania sprężystego ciał stałych.

Podaj przykład zastosowania prawa Hook’a w technice.

32. Co to są

więzy

? Co to jest

siła normalna

?

33. Podaj przykłady zjawisk w przyrodzie oraz procesów technicznych i

obiektów z otoczenia człowieka, w których istotną rolę odgrywa

tarcie

.

34. Omów siły tarcia statycznego i dynamicznego.

35. Podaj i omów prawa tarcia.

36. Po szorstkiej powierzchni deski przesuwasz prostopadłościan o kształcie

cegły, leżący na jednej ze swych ścianek o największej powierzchni.
Czy wartość siły tarcia zmieni się jeśli zmienisz ustawienie prostopadłościanu
– będziesz przesuwał go „na boku” ?

37. Podaj określenie równowagi mechanicznej i wymień jej rodzaje.

38. Czy Ziemia w ruchu obrotowym dookoła swej osi pozostaje w równowadze ?

Odpowiedź uzasadnij.

39. Co to jest moment siły ? Omów pojęcia potrzebne do jego określenia.

40. Z jakim rodzajem ruchu mechanicznego wiąże się obecność momentu siły ?

41. Podaj warunki równowagi bryły sztywnej.

42. Na huśtawkę w formie belki równoramiennej posadzono dwójkę dzieci

bliźniaków. Zakładamy, że – chwilowo – jedynymi siłami działającym na
dzieci są siły ciężaru ich ciał. Wykaż, że spełnione są warunki równowagi
mechanicznej huśtawki.

Piotr Jaracz
Krzysztof Karpierz

Warszawa, 1 kwietnia 2005

geo seria 2-05.doc