1
„FIZYKA DLA GEOGRAFÓW”, wiosna 2006
/Pytania i problemy/
1.
Jakie znasz rodzaje ruchów mechanicznych ? Podaj ich charakterystyki.
2.
Jakim ruchem poruszają się:
a) szuflada biurka podczas jej wysuwania ?
b) drzwi podczas uchylania ich skrzydła ?
c) Ziemia po orbicie wokółsłonecznej ?
d) Ziemia wokół własnej osi ?
3.
Czy stwierdzenie: „w ruchu obrotowym wszystkie punkty ciała poruszają się
tak samo” jest prawdziwe ? Podaj wyjaśnienie.
4.
Jakim ruchem względem obserwatora stojącego na chodniku porusza się koło
samochodu przejeżdżającego ulicą ?
5.
Co to jest punkt materialny ? Podaj przykłady i wyjaśnij dlaczego dane ciało
fizyczne raz można uznać za punkt materialny, a innym razem nie.
6.
Uzasadnij przyjęcie Ziemi za punkt materialny w jej ruchu orbitalnym wokół
Słońca.
7.
Co to jest bryła sztywna ? Podaj przykład.
8.
Jak w fizyce opisujemy ruch ciał ? Co to jest układ współrzędnych ?
9.
Samochód porusza się ruchem postępowym prostoliniowym.
a) Korzystając z
osi liczbowej
zilustruj na dowolnie wybranych wartościach
położenia
samochodu sytuacje, gdy
przemieszczenie
samochodu w
przedziale czasu
∆
t
jest:
•
dodatnie (
∆
x
> 0)
•
ujemne (
∆
x
< 0).
b) Jaka jest prędkość średnia samochodu w przedziale czasu
∆
t
w obu
sytuacjach ? Co oznacza różnica w znaku wartości prędkości ?
10.
Podaj, co to jest
prędkość średnia
.
11.
Co to jest
prędkość chwilowa
? Dokonaj jej porównania z pojęciem prędkości
średniej ? Podaj przykład ruchu, podczas którego obie prędkości są takie
same.
12.
Co to są
równania ruchu
i jakie informacje na temat ruchu można z nich
odczytać ?
2
13.
Podaj równanie ruchu jednostajnie przyspieszonego i wyjaśnij znaczenie
użytych symboli.
14.
Z wieży rzucono pionowo w dół z prędkością
0
v
kamień. Jakim ruchem będzie
poruszał się ten kamień jeśli zaniedbać opór powietrza ? Podaj równanie
ruchu kamienia.
15.
Producent pewnego samochodu sportowego deklaruje, że może się on
poruszać z przyspieszeniem równym
a
=
2
4
s
m
. Jaka jest prędkość tego
samochodu po czasie
t
= 2 s od momentu startu ?
16.
Co to są wielkości fizyczne wektorowe i wielkości skalarne ? Podaj główną
cechę wektora, która odróżnia go od skalara.
17.
Dla każdej pary wektorów znajdź ich:
sumę
c
=
a
+
b
oraz różnicę
d
=
a
-
b
.
18.
Znajdź (narysuj) składowe wektora
w
wzdłuż osi
Ox
oraz
Oy
układu
współrzędnych:
19.
Podaj przykład najprostszego ruchu krzywoliniowego. Wyjaśnij jak wyglądają
wektory prędkości w dwóch dowolnie wybranych punktach toru.
20.
Narysuj wektor
przyspieszenia średniego
między położeniami A i B ciała na
torze w ruchu krzywoliniowym pokazanym na rysunku:
a
a)
b
a
b
b)
x
y
O
w
3
21.
Co to jest składowa normalna przyspieszenia ciała w ruchu krzywoliniowym ?
Jaki jest jej wpływ na prędkość ciała ?
22.
Co to jest składowa styczna przyspieszenia ciała w ruchu krzywoliniowym ?
Jaki jest jej wpływ na prędkość ciała ?
23.
Czy przyspieszenie w
ruchu krzywoliniowym
jest zawsze różne od zera
?
Odpowiedź uzasadnij za pomocą rysunku poglądowego.
24.
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.
25.
Podaj i opisz przykład ruchu, w którym przyspieszenie ma
tylko
składową
prostopadłą do toru. Podaj i opisz przykład ruchu, w którym przyspieszenie
ma tylko składową
styczną
do toru ruchu. Podaj w obu przypadkach kształt
toru ruchu.
26.
Wyjaśnij dlaczego ruch jednostajny po okręgu jest ruchem przyspieszonym?
Jak nazywa się przyspieszenie w tym ruchu ? Jakim wzorem się wyraża ?
27.
Jak określamy prędkość kątową w ruchu obrotowym ?
28.
Karuzela dziecięca wykonuje jeden pełny obrót w ciągu
s
T
5
=
. Jaka jest
prędkość kątowa
ω
karuzeli ? Jaka jest
prędkość
υ
obracającego się na niej
O
υ
a
υ
a
a)
b)
O
1
υ
2
υ
A
B
4
dziecka
,
jeśli promień karuzeli wynosi
m
r
5
=
? Oblicz przyspieszenie
dośrodkowe dziecka .
29.
Co jest miarą
bezwładności
ciała fizycznego a co miarą jego
oddziaływania
z innymi ciałami ?
30.
Dokończ zdanie: „ciężar (siła ciężkości) jest miarą . . . . . . . . . . . . „
31.
Czy stwierdzenie, że jakieś ciało ma duży ciężar jest
równoznaczne
ze
stwierdzeniem, że ma dużą bezwładność ? Użyj argumentacji z astronautą
na Ziemi i na Księżycu.
32.
Uzasadnij, dlaczego siła jest wektorem a masa nie.
33.
Podaj i omów II zasadę Newtona.
34.
Co to jest siła ciężkości ? Co jest jej przyczyną ? Jakie skutki wywołuje ta
siła w odniesieniu do ciał poruszających się w otoczeniu Ziemi ?
35.
Jaka siła powoduje ruch Księżyca wokół Ziemi ? Czy jest to ruch
przyspieszony ?
36.
Podaj wzór na przyspieszenie dośrodkowe w ruchu po okręgu i wyjaśnij
znaczenie użytych symboli. Podaj przykład oddziaływania wywołującego
taki ruch.
37.
Podaj III zasadę Newtona. Omów ją na przykładzie układu „Ziemia +
+ spadający kamień”.
38.
Czy III zasada Newtona ma zastosowanie do ciała fizycznego czy
do
układu
ciał fizycznych ?
39.
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.
40.
Co to jest układ izolowany (zamknięty) ciał fizycznych ?
41.
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.
42.
Z lufy karabinu wylatuje pocisk. Jakie wielkości fizyczne charakteryzujące
pocisk trzeba znać, aby określić wielkość fizyczną nazywaną
pędem
pocisku ?
5
43.
Wyjaśnij dlaczego pęd jest wielkością wektorową ?
44.
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 ?
45.
Co to jest pęd całkowity układu ciał ?
46.
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 ?
47.
Jakim wzorem wyraża się energia kinetyczna ciała o masie
m
poruszającego
się z prędkością
υ
?
48.
Jakim terminem określamy energię kinetyczna i potencjalną
łącznie
?
49.
Sformułuj zasadę zachowania pędu i zasadę zachowania energii
mechanicznej.
50.
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”.
51.
Sanki o masie
m
, ślizgające się swobodnie (bez działania człowieka),
z prędkością
υ
, 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 siłą tarcia) ?
52.
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) ?
53.
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 ?
6
c)
Skąd pochodzi przyrost energii potencjalnej pakunku ?
54.
Podaj określenie
zderzenia
ciał jako zjawiska fizycznego. Wskaż przykłady.
55.
Jakie podstawowe zasady fizyczne rządzą ruchem ciał w zjawisku
zderzenia ?
56.
Podaj wzór na siły przyciągania grawitacyjnego dwóch ciał sferycznych.
Uzasadnij stwierdzenie, że siły wyrażone tym wzorem spełniają III zasadę
Newtona.
57.
Wyprowadź wzór na wartość przyśpieszenia grawitacyjnego na powierzchni
Ziemi wychodząc z wielkości występujących we wzorze na wartość siły
grawitacyjnej między dwoma ciałami fizycznymi.
58.
Czy ziemskie przyśpieszenie grawitacyjne mierzone na wysokości 600
km
nad Ziemią jest:
a) takie samo, b) większe, c) mniejsze niż na powierzchni Ziemi ?
Odpowiedź uzasadnij.
59.
Podaj określenia i miary fizyczne pojęć: „odkształcenie” i „naprężenie”.
60.
Jaki jest charakter zależności „odkształcenie” – „naprężenie” dla sił
sprężystości ?
61.
Podaj i omów prawo Hook’a dla rozciągania sprężystego ciał stałych.
Podaj przykład zastosowania prawa Hook’a w technice.
62.
Co to są
więzy
? Co to jest
siła normalna
?
63.
Podaj przykłady zjawisk w przyrodzie oraz procesów technicznych i
obiektów z otoczenia człowieka, w których istotną rolę odgrywa
tarcie
.
64.
Omów siły tarcia statycznego i dynamicznego.
65.
Podaj i omów prawa tarcia.
66.
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
i będziesz przesuwał go w pozycji „na boku” ?
67.
Podaj określenie równowagi mechanicznej i wymień jej rodzaje.
68.
Czy Ziemia w ruchu obrotowym dookoła swej osi pozostaje w równowadze ?
Odpowiedź uzasadnij.
69.
Co to jest moment siły ? Omów pojęcia potrzebne do jego określenia.
70.
Z jakim rodzajem ruchu mechanicznego wiąże się obecność momentu siły ?
7
71.
Podaj warunki równowagi bryły sztywnej.
72.
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.
73.
Podaj przykłady sytuacji w których pojawiają się siły bezwładności.
74.
Co to są siły bezwładności i czym różnią się od innych sił fizycznych ?
75.
Co to jest efekt Coriolisa i w jakich warunkach możemy go zaobserwować?
76.
Od czego zależy wartość siły Coriolisa (możesz posłużyć się wzorem) ?
77.
Narysuj i wyjaśnij pochodzenie układu kierunków wiatrów w cyrkulacji
wyżu barycznego na półkuli północnej ?
78.
Wytłumacz jak powstają cyklony i dlaczego kierunek wirowania wiatrów w
cyklonie na półkuli północnej obserwowany np. z satelity jest przeciwny do
ruchu wskazówek zegara.
Piotr Jaracz
Krzysztof Karpierz
Warszawa, 31 marca 2006
geo seria.doc