Pytania na egzamin poprawkowy z przyrody. Są to pytania na które uczeń musi udzielić zadowalających odpowiedzi, bo tego
wymaga minimum programowe, by mógł uzyskać ocenę pozytywną. Nie będzie innych pytań. Będą dokładnie takie same. Jeśli w
pytaniu jest wymagane poparcie przykładami, przykłady można podawać inne niż tu podane.

.

Materiał sprawdzianu FIZYKA 1

1.Podaj minimum jeden
przykład zjawiska fizycznego
wpierw przewidzianego, a
dopiero później odkrytego.

Przykład podstawowy:
Fale elektromagnetyczne. Ich istnienie przewidział Maxwell, a doświadczalnie potwierdził Hertz.
Maxwell zebrał wszystkie prawa elektryczności i magnetyzmu. Kiedy zaczął je ze sobą
kombinować, podstawił jedne wzory do drugich, uzyskał równanie, które wyglądało jak równanie
opisujące fale w mechanice.
To, co dokładnie odkrył Hertz, to były fale radiowe.

Inne przykłady:
Możliwość okrążania Ziemi przez sztuczne satelity przewidział Newton (przypomnij sobie działo
Newtona na wysokiej górze). Doświadczalne potwierdzenie nastąpiło niemal 300 lat później wraz
z wystrzeleniem radzieckiego Sputnika1.

Zdjęcie: Replika Sputnika 1 z jego czterema antenami radiowymi. Sputnik oznacza po rosyjsku
towarzysza podróży, bo podróż to put’. Rosyjskie słowo „sputnik” tłumaczymy w odniesieniu do
kosmosu jako „satelita”.

Falową naturę elektronów, czyli to, że elektrony zachowują się jak fale, przewidział de Broglie
(czyt. de broj). Dyfrakcję i interferencję elektronów potwierdzili doświadczalnie Davisson i
Germer (czyt. dewison i dżermer).

Uwagi na marginesie:
Zupełnie nowe zjawiska są przewidywane przez fizyków teoretyków. Drogą indukcji (od
szczegółu do ogółu) tworzą teorie tłumaczące naturę. Z teorii wynikają następnie wnioski co do
istnienia dotąd nie obserwowanych zjawisk. Ten drugi proces (od ogółu do szczegółu) zwiemy
dedukcją. Teorie są z początku tylko hipotezami (przypuszczeniami). Następnie wykonuje się
doświadczenia (tzw. krzyżowe), sprawdzające czy efekty przewidziane przez hipotezę występują.
Jeśli nie występują, hipoteza jest odrzucana. Jeśli występują, hipoteza staje się mniej lub bardziej
potwierdzoną teorią.

2. Podaj przykład obserwacji i
doświadczenia fizycznego.
Czym różnią się te dwa
pojęcia?

W obserwacjach nie ingerujemy wcale w przebieg zjawiska. Odpowiadają na pytanie: Co
dokładnie się dzieje?

Miały znaczny udział w początkowym okresie rozwoju fizyki. Arystoteles wyciągał z nich jednak
błędne wnioski. Dopiero Galileusz pchnął fizykę na właściwe tory, a początkiem jego odkryć była
obserwacja wahadła w katedrze w Pizie. Coraz dokładniejsze prowadzone przez setki lat
obserwacje zjawisk pozaziemskich pozwoliły Newtonowi sformułować prawo grawitacji. Dziś
wciąż obserwacje astronomiczne dają okazję nie tylko poznania budowy wszechświata, co można

by włączyć do geografii, ale też ustalenia podstawowych praw natury, co jest domeną fizyki.
Kosmos sam stwarza miejsca, gdzie panują warunki ekstremalne, nie do powtórzenia w żadnym
laboratorium na Ziemi.

Do najsłynniejszych obserwacji należy przeprowadzona przez Galileusza w katedrze. Ptak
poruszył lampę podwieszoną na bardzo długim sznurze w katedrze w Pizie, mieście, gdzie uczony
urodził się i mieszkał. Majestatyczny, niezwykle powolny ruch lampy sprawił, że Galileusz
zechciał zmierzyć jak długo trwa wahnięcie. Nakręcane zegary wtedy umieszczano wtedy na
wieżach niektórych budynków, ale zegarki nie były w użyciu, Galileusz wykorzystał więc
uderzenia własnego serca jako przyrząd pomiarowy. W trakcie obserwacji odkrył, że choć zakres
wahań się zmniejszał, każde trwało tyle samo czasu – i te początkowe, duże, i te końcowe, małe.
Był tym bardzo zdziwiony. Niezależność okresu drgań od amplitudy zwiemy dziś
„izochronizmem” drgań wahadła. (Od słowa chronos=czas pochodzą też słowa „chronologia”,
„synchronizacja” „kronika”, „chroniczny”. Chronos był w Grecji bogiem czasu.) Ściśle biorąc ta
własność obowiązuje przy niewielkich wychyleniach – kilkunastostopniowych, a takie
obserwował Galileusz w kościele.

Katedra w Pizie. Lampa, którą obserwował uczony.

Kolejne obserwacje Galileusza:
Gdy tylko usłyszał o istnieniu lunet, postanowił przyjrzeć się obiektom na niebie. Zobaczył plamy
na Słońcu, kratery na Księżycu, księżyce obiegające Jowisza tak jak planety winny obiegać
Słońce zgodnie z teorią Kopernika. Również fazy Wenus pokazywały, że krąży ona wokół Słońca,
a nie po spiralce wokół Ziemi.

Przed Galileuszem nie było pewności czy planety i gwiazdy świecą światłem własnym czy

odbitym światłem Słońca tak jak Księżyc. Galileusz odkrył, że Wenus jest kulą, która sama z
siebie nie świeci, oświetloną w sposób wykazujący niezbicie, że lata po orbicie kołowej o środku
w Słońcu.

Luneta wykonana przez Galileusza. Obiektyw wyjęty z lunety.

Doświadczenie odpowiada na pytanie: Co się stanie jeśli?

Stwarzamy warunki do zajścia czegoś, co normalnie nie ma szans na zaistnienie.

Obserwacja lampy spowodowała, że Galileusz zaczął przeprowadzać doświadczenia z
wahadłem. Przyczepiał różne ciężary i zauważył, że nie tylko wychylenie, ale nawet zaczepiony
ciężar nie ma wpływu na okres drgań (ważna była tylko długość wahadła). Ponieważ ruch
wahadła jest poniekąd spadaniem, spadaniem na uwięzi, postawił sobie pytanie czy wszystkie
ciała spadające, nawet spadające swobodnie, bez względu na masę spadają tak samo, o ile
oczywiście powietrze ich zbytnio nie zatrzymuje.

Doprowadziło go to do przemyślenia twierdzenia Arystotelesa o szybszym spadku ciał cięższych.
Znalazł w tym twierdzeniu logiczną sprzeczność. Jeśli mianowicie do ciężkiego ciała dokleimy
drugie lżejsze, to to drugie powinno opóźniać ruch pierwszego. Tymczasem razem stanowią ciało
cięższe od pierwszego, więc powinny spadać szybciej. Z twierdzenia Arystotelesa wynikają zatem
dwa zupełnie różne rezultaty. Do sprzeczności nie prowadzi zaś przyjęcie, że wszystkie ciała
spadają tak samo. Rozumowania w stylu Galileusza, w których wyobraża się jakąś sytuację, a
następnie wyciąga przenikliwe wnioski, zwiemy dziś doświadczeniami myślowymi. W takich
celował Einstein.

Teraz Galileusz musiał wykonać doświadczenie potwierdzające lub obalające jego przypuszczenie
czyli hipotezę. Wykorzystał dzwonnicę katedry.

Ponad 400 lat temu (około roku 1590) puścił z jej szczytu kule armatnią i muszkietową. Widzowie
nie zauważyli żadnej różnicy w spadaniu. Nikt nie miał szansy zobaczyć czegoś podobnego w
codziennym życiu. Zdarzenie nie miałoby nigdy miejsca, gdyby nie pomysł i wykonanie
Galileusza. Dlatego było to doświadczenie, nie obserwacja.

Było to jednocześnie doświadczenie krzyżowe, a więc zaplanowane w celu udowodnienia lub
obalenia teorii.

W słynnym ledwie 100 letnim (1909 r.) doświadczeniu, za pomocą którego Rutherford wykrył
jądro atomowe, uczony bombardował folię ze złota cząstkami alfa. Źródło cząstek umieścił przed
cieniutką folią. Taki układ się w przyrodzie nie zdarza. Gdyby gdzieś spotkał taki układ, a
następnie badał za pomocą aparatury, co się w nim dzieje, byłaby to tylko obserwacja.

Zjawisko może być znane, ale nie do końca. Jeśli wpływamy na jego przebieg modyfikując jakiś
czynnik i pytając się: Co się stanie jeśli? - to już na pewno mamy doświadczenie. Rutherford
wypełnił także ten warunek. Stosował różne źródła cząstek alfa. Jedne wysyłały cząstki o
większej prędkości, inne o mniejszej. I co wtedy się działo? Cząstki o bardzo dużej prędkości
mogły dolecieć do jądra na tyle blisko, że wchodziły w obszar oddziaływania sił jądrowych i
odbijały się w wyraźnie inny sposób niż przy odepchnięciu siłami elektrycznymi. To pozwoliło
wyznaczyć rozmiary jądra.

3. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
obserwacje? Omów w oparciu o
przykłady.

Obserwacje w obecnych czasach w dziedzinie fizyki dotyczą praktycznie tylko astronomii. Należy
zadbać o bezpieczeństwo, odpowiednie warunki, sprzęt i wiedzieć, co należy zanotować. Oto
przykłady.

Bezpieczeństwo:

Na Słońce, nawet podczas jego zaćmienia wolno patrzyć przez lornetkę czy lunetę tylko, gdy
mamy dobrze zamocowane na niej wystarczająco ciemne szkło, najlepiej kilka o różnej
przepuszczalności, tak by móc dobrać właściwe. Takie rozwiązanie jest stosowane w lunetach
sekstantów. Brak daleko idącej ostrożności może skończyć się uszkodzeniem oczu.

Warunki:
Chcąc obserwować gwiazdozbiory należy wyjść na dwór około godziny 1 lub 2 w nocy, kiedy jest
najciemniej, jak najdalej od świateł i odczekać 15 minut nim oczy się przyzwyczają do ciemności.
I oczywiście posiadać mapę nieba i słabe źródło światła, by ją oświetlić, albo wcześniej ją dobrze
przestudiować. Pomocne może też być wcześniejsze zapoznanie się ze spodziewanym widokiem
nieba za pomocą darmowego programu komputerowego „Stellarium”.

Astronomowie dbają o zapewnienie odpowiednich warunków. Najważniejsze teleskopy
umieszczają na bardzo wysokich górach, bo tam rzadsza atmosfera lepiej przepuszcza światło i
mniejsze są jej drgania. Większość chmur znajduje się poniżej.

Zdjęcie: Polski teleskop w Chile.

Miłośnicy astronomii, gdy ma nastąpić ważne dla nich zjawisko, a zapowiada się licha pogoda,
ś

ledzą zachmurzenie na aktualnych zdjęciach satelitarnych i jadą samochodami nawet kilkaset km

do miejsca, gdzie pogoda jest dobra.


Właściwe posługiwanie się przyrządami.

W obserwacjach przypadkowych często nie mamy przyrządów. Jeśli jednak wiemy, że dane
zjawisko zajdzie, a więc w obserwacjach zaplanowanych, wskazane jest zapewnienie jak
najlepszej aparatury, prawidłowe jej zestawienie i posługiwanie się.

Przykłady:

Do obserwacji zjawisk na niebie dobrze jest wykorzystać lornetkę, lunetę czy teleskop czy aparat,
najlepiej z teleobiektywem.

Ktokolwiek obserwował gwiazdy czy Księżyc przez lornetkę trzymaną w ręku wie, że obraz cały
czas drga. Dlatego ją o coś opieramy. Najlepiej zamocować ją na statywie.

Ale i to może nie wystarczać. Kiedy chcemy fotografować Księżyc, planety itp. czy nakręcać film
z jakiegoś zjawiska np. przylotu roju meteorów, co jest najlepszą metodą dokumentacji, bardzo
przeszkadza fakt, że ciała niebieskie cały czas uciekają z pola widzenia na skutek wirowego
ruchu Ziemi. W tym przypadku idealne jest posiadanie aparatury z mechanizmem zegarowym,
która automatycznie podąża za gwiazdami.
Profesjonalne teleskopy, a także wysokiej klasy amatorskie taki mechanizm posiadają.

Dokumentacja:

Jeśli jest to obserwacja przypadkowa, należy jak najszybciej zanotować wszystko, co
zapamiętaliśmy. Odwlekanie kilkudniowe, nawet kilkugodzinne, spowoduje, że istotne szczegóły
mogą ulecieć.

Dokumentacja powinna być pełna - zawierać wszystkie istotne dane. W tym celu trzeba wcześniej
wiedzieć jakie są ważne i je zebrać podczas obserwacji. Jeśli używamy przyrządów, należy podać
ich nazwy i parametry.

Przykłady:
Przy przypadkowej obserwacji meteoru lub bolidu trzeba pamiętać, że jeśli ma ona mieć
jakąkolwiek wartość naukową, należy zanotować: kierunek lotu, dokładną godzinę i miejscowość,
z której dokonaliśmy obserwacji. Aby dobrze określić kierunek najlepiej oczywiście znać
gwiazdozbiory. Miejscowość jest ważna, bo z innej ten sam meteor był widoczny na tle innych
gwiazdozbiorów. Jeśli ktoś nie zna gwiazdozbiorów, albo jest dzień i gwiazd nie widać, ważne
jest zapamiętanie dokładnie miejsca, gdzie staliśmy oraz trasy meteoru nad obiektami ziemskimi,
czyli gdzie się pojawił i nad czym się rozpadł lub znikł. Istnieją zrzeszenia obserwatorów

meteorów, którzy koordynują swe prace. Łącząc dane uzyskane od kilku osób można wyznaczyć
trasę lotu meteoru w przestrzeni, a potem szukać jego resztek na Ziemi.

Jeśli wykonaliśmy zdjęcia, należy podać rodzaj aparatu, którym zrobiliśmy zdjęcie. Jeśli
używaliśmy przyrządów pomiarowych, należy podać ich dokładność.

4. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
doświadczenia? Omów w
oparciu o przykłady.

Pierwsze trzy zasady są podobne jak przy obserwacjach. Należy zadbać o:

•

bezpieczeństwo

•

sprzyjające warunki

•

jak najlepsze przyrządy i do tego prawidłowo ich używać

Bezpieczeństwo:
Gdy Galileusz spuszczał kule z wieży ludzie musieli stać w odpowiedniej odległości, a on sam
uważał by nie spaść.

Sprzyjające warunki:
Doświadczenia z optyki należy zazwyczaj robić przy odpowiednim zaciemnieniu.

Jak najlepsze i prawidłowo używane przyrządy.
Przykład ze szkolnej pracowni odnośnie prawidłowego używania:
W przypadku wykorzystania urządzeń elektrycznych na prąd stały należy sprawdzić, czy zaciski
są połączone według reguły „+ do +, - do – ” (plus do plusa, minus do minusa). Błędne
podłączenie zacisków może spowodować przepalenie przyrządów.

Zdjęcie: Prawidłowo przygotowany układ do mierzenia natężenia prądu płynącego przez żarówkę.
Zacisk + amperomierza jest od strony zacisku + zasilacza, a zacisk amperomierza – od strony
zacisku - zasilacza.

Niewłaściwe lub niedokładne zestawienie może być przyczyną nieszczęść, nieoczekiwanych
efektów, a nawet psikusów. Nie omija to wytrawnych naukowców, nawet całych zespołów.

Tak się stało w roku 2011. W CERN pod Genewą w Szwajcarii produkowano impulsy neutrin –
cząstek powstających standardowo w rozpadach beta. Neutrino znaczy tyci-neutron, bo cząstka ta

podobnie jak neutron nie ma ładunku elektrycznego, a masa jej jest tak mała, że dotąd
niezmierzona. W CERN neutrina uzyskiwano przy bombardowaniu płytki z węgla
superszybkimi protonami. Wyprodukowane tak neutrina dolatywały bez przeszkód do
laboratorium we Włoszech, pokonując ponad 700 km warstwę ziemi i skał, co jest rzeczą dla nich
normalną. Tym razem jednak wydawały się szybsze niż światło w próżni. Przyczyną sensacji
ogłoszonej przez wszystkie media było luźne zamocowanie światłowodu łączącego odbiornik
GPS z komputerem.

Na skutek kulistości Ziemi neutrina leciały do laboratorium Gran Sasso na głębokości nawet 11
km.

Przykład z pracowni szkolnej.
Przyrząd pomiarowy należy wyregulować tak, by przy braku bodźca wskazówka pokazywała
zero.

Zdjęcie: Źle wyregulowany woltomierz i dobrze wyregulowany amperomierz. Aby ustawić
wskazówkę woltomierza na zero należy pokręcić śrubokrętem śrubkę zaznaczoną tu czerwoną
strzałką.

Zdjęcie: Ten sam siłomierz w pozycji pionowej i poziomej. Jest wyregulowany do pomiarów w
pionie, ale nie w poziomie. Pod wpływem własnego ciężaru w pozycji pionowej sprężyna jest
nieco wydłużona i prawidłowo pokazuje zero przy braku obciążenia. W poziomej automatycznie
się skróciła i siłomierz nie pokazuje już zera. Na odpowiednie do danego użycia zamocowanie
sprężyny pozwala śrubka zaznaczona czerwoną strzałką.

Na wskazówkę przyrządu zawsze patrzymy na wprost, a nie pod kątem, przez co unikniemy tzw.
błędu paralaksy.

Zdjęcie: Spojrzenie na amperomierz z prawej i z lewej strony. W obu przypadkach przy patrzeniu
na wprost amperomierz pokazuje zero, jednak przy patrzeniu z boku inne wyniki.

W przypadku doświadczeń dochodzą jeszcze trzy zasady:

•

starannego zaplanowania

•

zmieniania tylko jednego parametru

•

powtarzania pomiarów i doświadczeń

Staranne zaplanowanie.
Doświadczenie musi być przemyślane, tak by sprawdzało to co faktycznie chcemy sprawdzić.
Trzeba zastanowić się co może mieć niepożądany wpływ na przebieg.

Jeden parametr
Podczas obserwacji nie mamy możliwości wpływania na przebieg wydarzeń. W doświadczeniu
mamy. Wybieramy wtedy jeden parametr (czynnik, który zmieniamy) i sprawdzamy jak jego
zmiany wpływają na rezultaty. Oczywiście możemy następnie badać zależność od innego
parametru, ale w danej chwili zawsze prowadzimy badanie dla jednego parametru.

Powtarzanie pomiarów i doświadczeń
Obserwacje bywają zazwyczaj jednorazowe i nie dają czasu na wielokrotne pomiary. Co innego w
przypadku doświadczeń. Przy pomiarach bezpośrednich (np. linijką długości, termometrem
temperatury, stoperem czasu) należy zawsze podać jaka była dokładność przyrządu. Pomiar z
reguły powtarzamy kilka razy, bo na niedokładność przyrządu może się nałożyć nasza
niedokładność (np. inaczej przyłożymy linijkę).

Nie tylko pojedyncze pomiary, ale i całe doświadczenie powinno być powtórzone kilka razy.
Pozwoli to określić na ile dokładne są nasze wyniki, albo czy zjawisko ma charakter
przypadkowy. Przykład: Tarcie kół o asfalt w różnych miejscach może być różne. Pojedynczy
pomiar siły tarcia mógłby prowadzić do zupełnie błędnych wniosków.

Zasady dokumentacji
Podajemy na czym polegało doświadczenie, jakich przyrządów użyliśmy, jak były dokładne, jak
zestawione (np. rysujemy schemat połączeń). Zamieszczamy wszystkie wyniki. Obliczamy
wartości średnie i szacujemy błędy.

5. Zaplanuj i wykonaj
doświadczenie wykazujące
słuszność prawa Archimedesa.

Na egzaminie wystarczy opisać jakie przyrządy użyjemy, jaką procedurę i jakich wyników należy
się spodziewać.

Trzeba znać treść prawa. Prawo Archimedesa mówi, że siła wyporu jest równa ciężarowi wypartej
przez ciało cieczy.

Wniosek z tego prawa jest taki, że gdy zanurzamy powoli ciało, coraz łatwiej nam je trzymać, bo
woda coraz bardziej pomaga. W pewnym momencie wytwarza siłę równą ciężarowi ciała i ciało
zaczyna pływać. Ale czy ciało wypiera wtedy tyle wody ile samo waży? Jeśli prawo Archimedesa
jest prawdziwe, tak powinno być i to właśnie sprawdzimy.

Można wymyślić zupełnie inne doświadczenie, by sprawdzić słuszność prawa Archimedesa. To
jest tylko przykład.

Zaplanujemy zatem doświadczenie do wykonania z użyciem obiektów, który każdy może mieć w
domu.

Potrzebne obiekty: jabłko, waga kuchenna i miarka. Jeśli są za duże odstępy na miarce warto
zagęścić mazakiem punkty pomiarowe.

Na powyższym zdjęciu kreski miarki były co 100 cm

3

. Dałem co 10 cm

3

.

Procedura:

•

Włączamy wagę i ważymy jabłko.

•

Odczytujemy ile wody mamy w miarce.

•

Powoli wkładamy jabłko do miarki. Czujemy, że coraz bardziej wydaje się lżejsze.
Wreszcie woda całkowicie podtrzymuje jabłko. A więc w tym momencie siłą wyporu
zrównuje się z ciężarem jabłka.

•

Sprawdzamy ile wody podniosło się do góry.

•

Oceniamy czy wyniki potwierdzają prawo. Jeśli prawo Archimedesa jest prawdziwe
wyparta woda musi mieć ciężar jabłka.

Przykładowa analiza: W naszym przypadku poziom podniósł się z 350 cm

3

do ok. 480 cm

3

, czyli

o 130 cm

3

. Każdy 1 cm

3

wody to 1 gram, a więc ciężar wypartej wody wyniósł 130 gram,

praktycznie tyle co jabłka. W granicach dokładności przyrządów prawo się potwierdziło.

Da chętnych obejrzenia doświadczenia film do ściągnięcia Archimedesa prawo.flv (10 MB).

Zgodnie z prawem Archimedesa powinno tyle wyprzeć wody ile ważyło.

6. Jakie są podobieństwa i
różnice w przekazywaniu
informacji za pomocą telegrafu,
telefonu i radia.

Wszystkie one służą do szybkiego przekazywania informacji na duże odległości. Wszystkie
opierają się o zjawiska elektromagnetyczne, jednak nieco inne. Wykorzystują przepływ prądu,
wytwarzanie przezeń pola magnetycznego lub fale elektromagnetyczne takie jak światło i fale
radiowe. We wszystkich przekazywana informacja porusza się z prędkością światła, jednak proces
wysyłania i odbioru może być mniej lub bardziej czasochłonny, wymagający znajomości kodu lub
nie.

Telegraf miał kilka postaci: optyczny, elektryczny, bezprzewodowy. Cechował się koniecznością
używania kodu.

Optyczny skonstruowany przez Kolda Szape i używany w czasach napoleońskich składał się z
zespołu stacji przekaźnikowych, na których znajdowały się ramiona pokazujące pojedyncze litery.

Elektryczny wykorzystywał przepływ prądu przez drut i jego oddziaływanie magnetyczne. W
pierwszych typach było kilka drutów. Płynący przez nie prąd oddziaływał na igły magnetyczne.
Należało obserwować ich ustawienia. Dopiero telegraf Morsa okazał się na tyle prosty, że znalazł
powszechne zastosowanie. Miał tylko jeden przewód (obwód zamykało uziemienie), zapisywał
litery w postaci kropek i kresek na przesuwającej się taśmie, przez co wiadomość zostawała
uwieczniona. Gdy płynął prąd, pisak był dociskany do taśmy papierowej przez elektromagnes.

Telegraf bezprzewodowy (inaczej radiotelegraf), wynaleziony przez Marconiego i Popowa, to
początkowa postać radia, które nie było jeszcze w stanie przekazywać mowy, a jedynie
przerywany dźwięk o jednej wysokości. Wykorzystywał fale radiowe.

Telefon to urządzenie, które pozwala przekazywać dźwięki mowy i dowolne inne dźwięki za
pomocą drutu lub światłowodu łączącego rozmówców obywające się bez kodowania, przez co
bardzo wygodne. Wynalazcą był Graham Bell. Telefon w wersji Bella wykorzystywał zjawisko
indukcji elektromagnetycznej. Drgająca membrana mikrofonu poruszała malutką zwojnicę
znajdującą się w pobliżu magnesu. To wytwarzało w zwojniczce prąd, który płynął do podobnej
zwojnicy przymocowanej do membrany słuchawki i również znajdującej się w pobliżu magnesu.
Prąd magnesował zwojnicę przez co przybliżała się lub oddalała od magnesu wprawiając w ruch
membranę słuchawki.

Radiotelefon to urządzenie przekazujące w obie strony żywą mowę na zasadzie wysyłania i
odbioru fal radiowych. Rozmawiający nie mogli być w zbyt dużej od siebie odległości, bo moc
urządzeń była mała. Jego następcą są telefony komórkowe, których moc jest jeszcze mniejsza,
ale sieć naziemnych stacji przekaźnikowych pozwala rozmawiać na dowolne odległości, z
wykorzystaniem satelitów nawet przez oceany.

7. Porównaj właściwości
ś

wiatła świecy, żarówki i lasera

Ś

wieca i żarówka świecą pod wpływem temperatury. Jest promieniowaniem termicznym. Ich

promieniowanie ma widmo ciągłe. Powierzchnia Słońca o temperaturze ok. 6000 °C wysyła
fotony wszystkich kolorów tęczy w podobnej ilości, natomiast świecy, której temperatura jest
względnie niska, trudno jest wysłać fotony niebieskie i fioletowe, bo są one bardziej energetyczne
od czerwonych czy żółtych. Stąd jej światło jest żółtawe. śarówka jako gorętsza (2700 °C)
wysyła więcej niebieskich i fioletowych niż świeca przez co światło żarówki bardziej przypomina
słoneczne.

Laser wysyła światło tylko jednego koloru czyli monochromatyczne, więc jego widmo jest
liniowe (tylko jedna linia). Wszystkie fotony są ze sobą „zgrane” jakby zespojone – wszystkie
drgają identycznie, w tym samym miejscu mają górki, a w innym doliny. Mówimy, że światło
lasera jest spójne. Powoduje to, że ma dużą siłę. Ponadto światło to jest spolaryzowane, a więc
kierunek drgań wszystkich fotonów jest ten sam.

Materiał sprawdzianu FIZYKA 2

1. Co to są ciekłe kryształy, jak
reagują na pole elektryczne i
gdzie to znalazło zastosowanie.

Są to ciecze złożone z podłużnych cząsteczek. Cząsteczki te jak ołówki w piórniku samoczynnie
układają się w jednym kierunku. Kierunek możemy zmieniać za pomocą pola elektrycznego, w
cząsteczkach następuje bowiem wtedy rozsuniecie się ładunków, co ustawia je od plusa do
minusa.

Rys. Cząsteczki uporządkowane za pomocą naładowanych znajdujących się po bokach płytek.

Znalazły zastosowanie w różnego typu wyświetlaczach ciekłokrystalicznych czyli LCD (Liquid
Crystal Display). Wyświetlacze ciekłokrystaliczne wykorzystują światło spolaryzowane. Te w
komputerach wymagają podświetlenia od spodu. Tym z kalkulatorów wystarcza światło
zewnętrzne. Za układem szybek znajduje się lusterko, odbijające światło. To czy odbije czy nie
zależy od ustawienia cząsteczek ciekłego kryształu na danym polu. Pola te bywają widoczne przy
patrzeniu pod pewnym kątem.

Rys. Droga światła, gdy pole jest jasne.

Rys. Droga światła, gdy jest wyświetlana cyfra jako ciemne pola na jasnym tle.

2. Jakie okresowe zjawiska są
podstawą kalendarza?

Doba jest to czas pomiędzy dwoma górowaniami Słońca. To powtarzające się zjawisko wynika z
ruchu obrotowego Ziemi.

Rok astronomiczny jest czasem, po którym Ziemia wraca w to samo miejsce na orbicie. Trwa
około 365 i trochę mniej niż ¼ dnia. Znaczy to, że nie może zawsze zaczynać się i kończyć o
północy. Dlatego dla wygody ludzi rok kalendarzowy może mieć różną ilość dni - normalnie
365, a co czwarty 366. O taki wzór jest oparty kalendarz juliański. Kalendarz juliański dodaje
jednak za dużo przestępnych lat, przez co się późni w stosunku do astronomicznego. Cztery obiegi
wokół Słońca zajmują Ziemi trochę mniej niż 3x365+ 366 dni. Kalendarz gregoriański to
poprawia ustanawiając, że pełne setki są przestępne tylko wtedy gdy są wielokrotnością 400.

3. Jakie okresowe zjawiska
służą do pomiaru czasu?

Choć sekundę określono pierwotnie jako dobę podzieloną przez 24x3600, jednak okazało się, że
długość doby waha się zależnie od pory roku i systematycznie się wydłuża. Dlatego w chwili
obecnej sekundę stanowi czas ściśle ustalonej ilości drgań atomów cezu w zegarze atomowym.

Do pomiaru czasu wykorzystuje się zjawiska okresowe takie jak wahanie wahadła, drgania
sprężyny w nakręconym zegarku, drgania kryształu kwarcu w elektronicznych zegarkach
kwarcowych. Zegary cezowe są dziś wzorcem czasu. Mylą się o 1 sekundę na 1 mld lat, czyli
gdyby istniały od początku świata pomyliłyby się o około 14 sekund. Jeszcze dokładniejsze są
zegary pulsarowe. Sygnały gwiazd neutronowych zwanych pulsarami są wysyłane tak regularnie,
ż

e pozwalają mierzyć czas 100 razy dokładniej.

4. Dlaczego lód jest lżejszy od
wody?

.

Bo jest w nim między atomami więcej przestrzeni niż w wodzie.

Widać

,

ż

e ta sama ilość cząsteczek w wodzie zajmuje mniej miejsca niż w lodzie.

5. Dlaczego woda jest
najgęstsza przy 4 stopniach
Celsjusza?

Bo w wyższych temperaturach zwiększone drgania powodują rozpychanie się cząsteczek, a w
mniejszych cząsteczki próbują krótkotrwale łączyć się w struktury podobne do tych w lodzie.

6. Dlaczego gram wody jest
trudniej ogrzać niż oleju czy
alkoholu? Jaka jest rola

Bo w gramie wody jest dużo więcej cząsteczek niż w gramie oleju lub alkoholu. Cząsteczki wody
są lżejsze, ale przy ogrzaniu o 1 stopień każda pobiera tyle samo ciepła co cząsteczka alkoholu
czy oleju. Dzięki temu oraz dostępności i niepalności woda jest doskonałym środkiem
gaśniczym. Dodatkowo ma niezbyt wysoką temperaturę wrzenia. Nim wywrze pobiera ciepło z
otoczenia uniemożliwiając palenie się. Podobnie w garnku. Póki składniki pływają w wodzie,
potrawa się nie przypali.

Materiał sprawdzianu CHEMIA

1. Podaj przykład obserwacji i
doświadczenia chemicznego.
Czym różnią się te dwa
pojęcia?

W obserwacji nie ingerujemy wcale w przebieg zjawiska. Tak np. odkryto powstawanie mydła.
Kto i kiedy dokonał tej obserwacji, nie wiadomo. Tłuszcz kapiący z różna w popiół mógł po
deszczu tworzyć pianę. Ktoś musiał zaobserwować skąd ta piana się bierze. Obserwacja
odpowiada na pytanie: Co dokładnie się dzieje?

Doświadczenie odpowiada zaś na pytanie: Co się stanie jeśli coś zrobimy?

Pierwsze udokumentowane wzmianki o mydle znaleziono na sumeryjskich glinianych tabliczkach
(ok.2500 p.n.e, a więc prawie sprzed 5 tys lat). Opisują one sposób wytwarzania mydła przez
gotowanie tłuszczu kóz i przesączu otrzymywanego z popiołu drzew. Ktoś musiał wpaść na ten
pomysł, a sprawdzenie jakie będą skutki było doświadczeniem.

Obserwacja stała się początkiem odkrycia wcześniej nieznanej substancji chemicznej o
wyjątkowych właściwościach. Chodzi o penicylinę. Jest to przykład z pogranicza chemii i
biologii, a więc z biochemii.

Zdjęcie: Fleming ogląda tzw. szalkę Petriego z wymazem bakterii.

W 1928 roku, Aleksander Fleming zostawił szkiełko laboratoryjne z wymazem gronkowców w
swoim laboratorium i pojechał na dwutygodniowe wakacje. Kiedy wrócił zobaczył, że próbka
została zainfekowana pleśnią, która sprawiła, że bakterie przestały się rozmnażać.

Zdjęcie: Gronkowce (zabarwione metodą Grama). Powodują ciężkie zakażenia.

Zjawisko może być znane, ale nie do końca. Jeśli wpływamy na przebieg pytając się: Co się

stanie jeśli? - to też mamy doświadczenie. Z pewnością wytwórcy mydła musieli celowo
zmieniać proporcje, by dopracować się jak najlepszego produktu. To były doświadczenia.

2. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
obserwacje? Omów w oparciu o
przykłady.

Tak jak w przypadku obserwacji z fizyki należy zadbać o:

•

bezpieczeństwo

•

sprzyjające warunki

•

jak najlepsze przyrządy i do tego prawidłowo ich używać

Jeśli przez przypadek zauważymy coś ciekawego, na przykład powstanie nowej substancji, nie
należy jej smakować, dotykać itp. Także wydzielające się podczas reakcji gazy mogą być trujące.
Jeżeli zjawisko się powtarza należy zadbać o sprzyjające warunki obserwacji, np. oświetlenie.

W celu ustalenia jakie substancje reagowały i co powstało należy maksymalnie wykorzystać
dostępne przyrządy.
Dokumentowanie:
Dokumentowanie ma na celu umożliwienie dalszych badań. Dlatego należy zapisać wszystko, co
udało się zaobserwować i ustalić. Wykonać zdjęcia. Zachować próbki do ewentualnych dalszych
badań. Jeśli sami nie potrafimy zgłębić zjawiska, należy dokumentację upowszechnić.

Aleksander Fleming nie potrafił zbadać, co za substancja zastopowała mnożenie się gronkowców.
Nie udało mu się jej wyizolować, a tym bardziej wypróbować na ile nadaje się do celów leczenia.
Wykazał się jednak zrozumieniem, że obserwacja może być ważna. Zachował i hodował grzyba.
Ustalił, że pleśnią był jeden z gatunków pędzlaka (po łacinie penicillum) - dokładnie penicillum
notate.

Zdjęcia: Pędzlak na pomarańczy.

Opisał wszystko w czasopiśmie naukowym i ciągle starał się zainteresować innych naukowców
dysponujących odpowiednią aparaturą. Obserwacja stała się początkiem wielu doświadczeń, które
sam przeprowadził. Odkrył uodparnianie się bakterii, gdy dawka była za mała.
Ostatecznie znaleźli się ludzie którzy podchwycili ideę Fleminga. Zdołali opracować
przemysłowy sposób hodowli pleśni i uzyskiwania z niej penicyliny. Od 1940 roku alianci mogli
leczyć swych rannych żołnierzy w zupełnie nowy sposób - antybiotykiem, przez co ci szybko
wracali na front. W ostatnim roku wojny działo się to na olbrzymią skalę. Niemcy takiej
cudownej substancji nie posiadali. Za wkład w wynalezienie nowego sposobu leczenia, który
dodatkowo pomógł wygrać wojnę, Fleming i dwu innych badaczy otrzymało Nagrodę Nobla z
medycyny.

Ludwik Pasteur powiedział: „na polu obserwacji, los sprzyja tylko umysłom, które są na to
przygotowane” czyli potrzebny jest otwarty i gotowy umysł, aby zrozumieć wagę
nieprzewidzianych sytuacji i wykorzystywać je w konstruktywny sposób.

3. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
doświadczenia? Omów w
oparciu o przykłady.

W doświadczeniach chemicznych obowiązują te same zasady co w obserwacjach czyli dbałość o:

•

bezpieczeństwo (porządek, chroniący przed przypadkowym rozbiciem czy wywróceniem
pojemników, ubranie ochronne – okulary bądź przeźroczysta maska na twarz, fartuch,
rękawice, w przypadku ulatniających się toksycznych gazów przeprowadzanie reakcji
pod wyciągiem, postępowanie według zasad, np. tej: „Pamiętaj chemiku młody, wlewaj
zawsze kwas do wody”, zaznajomienie się z informacjami w literaturze lub Internecie na
temat przebiegu reakcji tak by uniknąć niebezpiecznych niespodzianek.)

•

sprzyjające warunki (porządek, oświetlenie)

•

jak najlepsze przyrządy i prawidłowe ich używanie

Staranne zaplanowanie.
Doświadczenie musi być przemyślane, tak by sprawdzało to co faktycznie chcemy sprawdzić.
Trzeba zastanowić się co może mieć niepożądany wpływ na przebieg.

Jeden parametr
Podczas obserwacji nie mamy możliwości wpływania na przebieg wydarzeń. W doświadczeniu
mamy. Wybieramy wtedy jeden parametr (czynnik, który zmieniamy) i sprawdzamy jak jego
zmiany wpływają na rezultaty. Oczywiście możemy następnie badać zależność od innego
parametru, ale w danej chwili zawsze prowadzimy badanie dla jednego parametru.

Powtarzanie pomiarów i doświadczeń
W prawdziwych badawczych doświadczeniach z chemii jest to bardzo ważna zasada. Chodzi o
uzyskanie dokładnych i pewnych wyników. Natomiast w warunkach szkolnych doświadczenia
mają zazwyczaj na celu tylko zapoznanie uczniów z reakcjami chemicznymi, dlatego reguła ta
jest rzadko stosowana.

Zasady dokumentacji
Podajemy na czym polegało doświadczenie, jakich odczynników, w jakiej ilości użyliśmy, jaki
sprzęt został wykorzystany. Zamieszczamy wszystkie wyniki.

4. Zaplanuj i wykonaj
doświadczenie, w którym
dysponując wodą wapienną
masz szansę uzyskać węglan
wapnia. Za pomocą reakcji
chemicznych uzasadnij
dlaczego to będzie ta
substancja.

Tu podaję jeden sposoby. Można zaplanować inny.

Potrzebne obiekty:

Woda wapienna, naczynie, rurka.

(Wodę wapienną czyli wodny roztwór wodorotlenku wapnia łatwo zrobić z wapna palonego,
które można kupić w sklepach budowlanych. Wapno używane do wapnowania gleb nie nadaje
się, bo jest wapnem tylko z nazwy. Należy do wapna palonego dodać wodę, wymieszać. Woda
wapienna zbierze się na wierzchu po opadnięciu substancji stałych na dno)

Przebieg doświadczenia:

Dmuchamy przez rurkę do wody wapiennej. Woda zupełnie mętnieje po minucie dmuchania.
Przerywamy dmuchanie. Po jakimś kwadransie sprawdzamy, czy na dnie osiadł proszek. Jeśli tak
i jeśli jest biały, to możemy przypuszczać, ze to węglan wapnia.

Uzasadnienie, że tą substancja jest najprawdopodobniej węglan wapnia:

Skała wapienna czyli wapień to węglan wapnia CaCO

3

. Wapno palone to nic innego jak ta skała,

z której pod wpływem wysokiej temperatury uciekł dwutlenek węgla zostawiając tlenek wapnia
zgodnie z równaniem:

CaCO

3

→ CaO + CO

2

↑

Gdy na wapno palone zadziałamy wodą, powstaje wodorotlenek wapnia., który jest słabo
rozpuszczalny w wodzie. Tylko niewielka część pozostaje w wodzie dając wodę wapienną.
Reszta opada na dno.

CaO + H

2

O → Ca(OH)

2

W powietrzu wydychanym jest tylko trochę dwutlenku węgla. Oprócz azotu jest też nadal sporo
tlenu, ale on tu nie reaguje. Reakcja zachodzi według równania, które koniecznie trzeba znać:

Ca(OH)

2

+ CO

2

→ CaCO

3

+ H

2

O

Węglan wapnia jest nierozpuszczalny w wodzie, dlatego tworzy wapień i dlatego kury robią z
niego skorupki jaj. Jeśli uzyskaliśmy węglan, wapnia to powinien on opaść na dno i być biały.

Na zdjęciu początek i koniec dmuchania.

Można ściągnąć film do obejrzenia oddech.lfv (4,26 MB).

5. W jaki sposób fizyka pomaga
wyjaśniać procesy chemiczne?

Oto trzy najważniejsze dary fizyki dla chemii.

Wyjaśnienie budowy atomu. W roku 1911 Niels Bohr wymyślił model atomu posiadającego
jeden elektron czyli model atomu wodoru. Ten model skutecznie wyjaśniał podstawowy problem
- dlaczego wodór świeci tylko niektórymi kolorami czyli wysyła widmo liniowe. Model Bohra
stał się podstawą opracowania modelu powłokowego, a ten skutecznie wyjaśnił na czym polegają
wiązania chemiczne. Polegają na pożyczaniu elektronów będących najbardziej na zewnątrz.

Spektroskopia - bardzo czuła metoda identyfikacji pierwiastków wchodzących w skład jakiejś
substancji. Czuła, tzn. pozwalająca wykryć ilości bardzo trudne do stwierdzenia innymi
metodami. W wysokiej temperaturze cząsteczki substancji rozpadają się na poszczególne atomy.
Wtedy każdy świeci wysyłając widmo liniowe, które jest łatwe do rozpoznania. Przypomina to
rozpoznawanie człowieka po jego liniach papilarnych. Za pomocą spektroskopii odkryto nieznany
wcześniej na Ziemi hel.

Dyfrakcja promieni Rentgena. Metoda pozwalająca doświadczalnie ustalić jak w danej
cząsteczce są ułożone atomy, a przez to podać prawdziwe wzory strukturalne. Warunkiem jest
uzyskanie kryształu danej substancji. Kryształ prześwietla się promieniami Rentgena. Promienie
ulegają dyfrakcji i interferencji tak jak światło, które przechodzi przez siatkę dyfrakcyjną.
Kryształ jest strukturą o wiele bardziej skomplikowaną niż siatka dyfrakcyjna, dlatego na ekranie
(kliszy fotograficznej) powstaje nie szereg linii, a układ plamek, w oparciu o który komputer
wylicza położenie atomów w krysztale i cząsteczkach go stanowiących.

Porównanie dyfrakcji światła na siatce dyfrakcyjnej i promieni Rentgena na krysztale soli.

6. Przedstaw historię odkrycia
potasu

Jest zilustrowana w prezentacji o mydle, ale przypominam tu ją. Z przesączu z popiołu drzewnego
używanego do produkcji mydła uzyskiwano po odparowaniu potaż. Dziś wiemy, że główny
składnik potażu to węglan potasu K

2

CO

3

. Następnie uzyskiwano potaż żrący, dziś znany jako

zasada potasowa KOH. Aby to uczynić potaż rozpuszczano wodzie wapiennej czyli wodzie
zawierającej Ca(OH)

2

. Wapń wypierał potas z potażu tworząc węglan wapnia, czyli podstawowy

składnik wapieni, skorupek jaj, kredy, jak wiadomo nie rozpuszczalny się w wodzie. Węglan
wapnia zatem opadał na dno. Roztwór odparowywano i tak powstawał „potaż żrący”.

Gdy nauczono się wytwarzać prąd stały za pomocą ogniw galwanicznych, zaczęto
eksperymentować z przepływem prądu przez ciecze. Anglik Humprey Davy (czyt. hamprey deivi)
wpadł na pomysł stopienia potażu żrącego w wysokiej temperaturze i przepuszczenia przezeń
prądu. Na katodzie uzyskał metal, który nazwał potasem. W podobny sposób odkrył jeszcze pięć
następnych metali – sód, magnez, wapń, stront i bar.

Uzyskiwanie potażu żrącego:

Ca(OH)

2

+ K

2

CO

3

→ CaCO

3

↓+ 2 KOH

Elektroliza potażu żrącego:
Katoda: K

+

+ e

-

→ K

Anoda: 2 OH

-

- 2e

-

→ H

2

O + ½ O

2

7. Jakich substancji używano i
używa się do uzyskiwania
ś

wiatła?

(podręcznik str. 78)
Ź

ródła światła świecące pod wpływem wysokiej temperatury

•

Łuczywo: celuloza zawarta w drewnie

•

Ś

wieca: łój zwierzęcy, wosk, parafina

•

Lampa naftowa: nafta

•

Oświetlenie gazowe miast: gaz świetny - mieszanina głównie wodoru i tlenku węgla CO,
wycofany z użycia, bo łatwo było się zatruć

•

włókna żarówek: wolfram

•

włókna lamp halogenowych: wolfram (lampa halogenowa to żarówka o wyższej
temperaturze włókna, a więc o świetle bliższym słonecznego. Wyższa temperatura jest
możliwa dzięki dodaniu halogenu czyli fluorowca np. jodu do wnętrza bańki, co
zapobiega szybkiemu odparowywaniu i przepalaniu się włókna)

Lampy wyładowcze, w których świeci gaz pod wpływem płynącego przezeń prądu:

•

neony (w reklamach) i neonówki (małe lampeczki np. w próbnikach napięcia): gazy
szlachetne , np. neon

•

lampy sodowe: sód (po odparowaniu następującym podczas zapłonu lampy)

•

ś

wietlówki: rtęć (po odparowaniu następującym podczas zapłonu lampy) i luminofor

(zamienia promieniowanie ultrafioletowe rtęci na światło widzialne)

Lampy diodowe:

•

Diody LED: półprzewodniki będących związkami galu. Aby dawały światło białe, diody
muszą być pokryte luminoforem czyli substancją świecącą pod wpływem padającego
nań promieniowania.

•

Diody OLED (Organic Light Emiting Diode): organiczne polimery, czyli związki węgla
o długich łańcuchach złożonych z powtarzających się segmentów czyli monomerów

8. Co to jest nanotechnologia?
Jakie znaczenie mają w niej
polimery przewodzące?

Nanotechnologia to wytwarzanie obiektów małych lub dużych o detalach mniejszych od długości
fali światła, a więc niewidocznych przez mikroskopy optyczne. Na przykład pojedyncza warstwa
grafenu ma grubość mniejszą od 1 nanometra. Potrafimy wytwarzać metalowe druciki o
grubości nanometrów. Układy elektroniczne drukowane na procesorach są również
niedostrzegalne przez zwykły mikroskop.


Polimery przewodzące są wykorzystywane w mikroczujnikach prądu, napięcia, temperatury,
substancji chemicznych itp. Znajdują zastosowanie jako mikroźródła światła. Metodami
nanotechnologii tworzy się z nich cienkie i elastyczne wyświetlacze o doskonałej rozdzielczości
obrazu, używane np. w telefonach.

9. W jaki sposób
zabezpieczamy się przed
korozją metali, psuciem się
ż

ywności i starzeniem skóry.

Przed korozją metali:

•

elektrolityczne pokrywanie metalami odpornymi na korozję np. niklowanie,
chromowanie

•

pokrywanie farbą, emaliami

•

pokrywanie warstwą plastiku,

•

pokrywanie olejem, smarami

•

pasywacja czyli pokrywanie warstwą tlenku, która odcina kontakt metalu z powietrzem

Przed psuciem się żywności:

•

niska temperatura

•

dodawanie konserwantów i antyoksydantów

Przed starzeniem skóry:

•

unikanie oparzeń słonecznych przez umiarkowane wystawianie się na słońce

•

stosowanie kremów przeciwsłonecznych

•

stosowanie kremów nawilżających

10. Co to są wiązania
wodorowe?

To mocne przyciąganie się między dodatnimi atomami wodoru w jednej cząsteczce wody a
ujemnym atomem tlenu w innej.

11. Co to jest napięcie
powierzchniowe?

To zjawisko zachowywania się powierzchni wody jak powierzchni baloniku. Cząsteczki wody
mocno trzymają się siebie dzięki wiązaniom wodorowym i nie pozwalają wtargnąć do środka
cząstkom, które nie są naładowane elektrycznie. Jeśli cząsteczki jakiegoś materiału nie mają
naładowanych końców woda ich nie zwilża, np. materiału na parasole, nóg nartnika.

Materiał ze sprawdzianu BIOLOGIA

Podaj przykład obserwacji i
doświadczenia biologicznego.
Czym różnią się te dwa
pojęcia?

W obserwacji nie ingerujemy wcale w przebieg zjawiska. Tak np. Robert Hook (czyt. huk) za
pomocą mikroskopu powiększającego 30 razy odkrył istnienie komórek, Leeuvenhoek (czyt.
levenhuk) za pomocą mikroskopu powiększającego 300 razy dostrzegł bakterie (w płytce
nazębnej). Obserwacja w biologii odpowiada na pytania: Co dokładnie się dzieje? lub Jak coś
jest zbudowane?

Doświadczenie odpowiada zaś na pytanie: Co się stanie, jeśli coś zrobimy?

Za pomocą doświadczenia Dymitr Iwanowski w 1892 roku wykazał, że istnieje zaraźliwy czynnik
mniejszy niż bakteria, który powoduje chorobę tytoniu. Sprawdził co się stanie, jeśli przepuści
sok z zarażonych liści przez filtr ceramiczny. Wiedziano, że przez mikropory w niepokrytej
glazurą porcelanie żadna bakteria się nie prześlizgnie. Tymczasem to coś, co zaraz nazwano
wirusem (z łac. trucizną), przechodziło i miało możliwość zarażania kolejnych roślin.

Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
obserwacje? Omów w oparciu o
przykłady.

Tak jak w przypadku obserwacji z fizyki i chemii należy zadbać o:

•

bezpieczeństwo

•

sprzyjające warunki

•

jak najlepsze przyrządy i do tego prawidłowo ich używać

Bezpieczeństwo

Obserwacje zachowań dzikich zwierząt muszą być prowadzone tak, by nie zostaliśmy
zaatakowani.

Sprzyjające warunki

Nie prowadzi się obserwacji rekinów podczas sztormu.

Jak najlepsze przyrządy i ich prawidłowe używanie

Przy obserwacji pantofelków niezbędny jest mikroskop. Aby pantofelka dobrze było widać trzeba
go prawidłowo oświetlić, dobrać właściwe powiększenie itp.

Dokumentacja

Opisujemy wszystkie przypuszczalnie mogące mieć znaczenie okoliczności, przy obserwacjach
zwierząt datę, miejsce. O ile możliwe dołączmy zdjęcia lub film. Jeśli obserwacja dokonana była
przez mikroskop podajemy powiększenie.

Jeśli mamy możliwość dokonania pomiaru np. rozmiaru, ciężaru itp. korzystamy z niej i
zapisujemy wyniki.

Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
biologiczne doświadczenia?
Omów w oparciu o przykłady.

W doświadczeniach z biologii obowiązują te same zasady co w obserwacjach czyli dbałość o:

•

bezpieczeństwo

•

sprzyjające warunki (porządek, oświetlenie)

•

jak najlepsze przyrządy i prawidłowe ich używanie

Dochodzą też nowe:

Staranne zaplanowanie.
Doświadczenie musi być przemyślane, tak by sprawdzało to co faktycznie chcemy sprawdzić.
Trzeba zastanowić się co może mieć niepożądany wpływ na przebieg i to wyeliminować.

Jeden parametr
Podczas obserwacji nie mamy możliwości wpływania na przebieg wydarzeń. W doświadczeniu
mamy. Wybieramy wtedy jeden parametr (czynnik, który zmieniamy) i sprawdzamy jak jego
zmiany wpływają na rezultaty. Oczywiście możemy następnie badać zależność od innego
parametru, ale w danej chwili zawsze prowadzimy badanie dla jednego parametru.

Próba kontrolna
W biologii w wielu przypadkach ważne jest pozostawienie próby kontrolnej. Są to organizmy nie
poddane czynnikowi, który zmieniamy. Dzięki temu można ocenić na ile wynik jest rezultatem
doświadczenia, a na ile czynników zewnętrznych, których nie kontrolowaliśmy.

Na przykład przy testowaniu leków część osób dostaje tzw. placebo. Stanowią one grupę
kontrolną.

Powtarzanie pomiarów i doświadczeń
W prawdziwych badawczych doświadczeniach jest to bardzo ważna zasada. Chodzi o uzyskanie
dokładnych i pewnych wyników. Natomiast w warunkach szkolnych doświadczenia mają
zazwyczaj na celu tylko zapoznanie uczniów ze zjawiskami, które zostały już przez innych dobrze
zbadane, dlatego reguła ta jest rzadko stosowana.

Zasady dokumentacji
Podajemy na czym polegało doświadczenie, jaki sprzęt został wykorzystany. Zamieszczamy
wszystkie wyniki.

Zaplanuj i wykonaj
doświadczenie, w którym
można wykazać zachodzenie
zjawiska osmozy.

Na egzaminie wystarczy takie doświadczenie opisać, podając czego potrzeba, jakiej procedury
użyjesz i jakich spodziewasz się efektów, jeśli zjawisko zajdzie,

Przykład:

Potrzebne obiekty:
Sól, cukier, woda, ogórek, naczynia

Przebieg:

Do jednego naczynia wlewamy czystą wodę, do drugiego mocno słoną do trzeciego dobrze
posłodzoną. Do każdego wkrajamy kilka jednakowo cienkich plasterków ogórka. Po kilkunastu
godzinach sprawdzamy jędrność plasterków.

Czego się spodziewamy.
Osmoza to wyrównywanie stężeń po obu stronach błony półprzepuszczalnej. Przez błony
komórkowe cząsteczek ogórka najlepiej przenika woda. Dlatego woda z plasterków stara się
rozcieńczyć roztwór soli czy cukru na zewnątrz i opuszcza plasterki, przez co więdną. Natomiast
składniki zawarte wewnątrz komórek ogórka nie mogą go opuścić. Dlatego w naczyniu z samą
wodą, woda będzie przenikać do wnętrza i ujędrniać pasterki.

Można ściągnąć i obejrzeć film z doświadczenia ogórek.flv 7,42 MB.

W jaki sposób fizyka i chemia
pomagają wyjaśniać zjawiska
biologiczne?

Fizyka dostarcza coraz lepsze mikroskopy optyczne i elektronowe. Kamery i aparaty cyfrowe są
budowane przez inżynierów w oparciu o zjawiska poznane przez fizykę.

Podstawowym zadaniem współczesnej biologii jest zrozumienie działania komórki. Nie da się
tego zrobić bez poznania białek komórkowych. Aby poznać budowę cząsteczek białka, które są
złożone z tysięcy atomów, uzyskuje się zrobione z nich kryształy, a następnie bada za pomocą
dyfrakcji promieni Rentgena (patrz informacja w części o chemii).

Metody fizyczne pozwalają poznać ewolucję ziemskiego życia. Przede wszystkim dzięki nim
określono ile czasu trwała. Za pomocą badania ilości promieniotwórczych izotopów określa się
wiek skamienielin i skał w których tkwią.

Skamieniałości prześwietla się promieniami Rentgena i uzyskuje obrazy detali ukrytych wewnątrz
bez potrzeby rozłupywania obiektu, i to detali tak małych jakie daje się dostrzec mikroskopem
optycznym. Te promienie Rentgena uzyskuje się nie w lampach rentgenowskich takich jak
stosowane w szpitalach, a w urządzeniach stworzonych przez współczesną fizykę –
synchrotronach, podobnych do kolistego tunelu w CERN. Do uzyskania trójwymiarowych
obrazów wprzęga się komputery stosowane w tomografii. Jest to tzw. mikrotomografia
synchrotronowa.
W roku 2012 za pomocą tej metody stwierdzono, że zęby dunkleosteusa - ryby pancernej
rządzącej w morzach dewonu, wcale nie były płytami kostnymi (jak wciąż podaje Wikipedia), a
zbudowane były tak jak nasze. To pierwsze znane zęby.

Ryby pancerne wymarły z końcem dewonu, ale w jakiś sposób zęby stały się wynalazkiem
używanym do dziś.

Szczegóły wewnętrznej budowy ryby pancernej ujawnione dzięki mikrotomografii
synchrotronowej.

Chemia pomogła zrozumieć czym są różne produkowane przez organizmy względnie proste
substancje, takie jak tlen, dwutlenek węgla, alkohol, tłuszcze, białka, cukry. Pozwala przewidzieć
zachowanie różnych grup funkcyjnych w białkach, określać zachodzenie reakcji zależnie od pH
itp., wytwarzać syntetyczne substancje zastępujące lub blokujące działanie naturalnych w celu
badania procesów wewnątrzkomórkowych.

Dlaczego teoria ewolucji jest
centralną teorią biologii?

Teoria ewolucji ma wielkie znaczenie w biologii ponieważ za pomocą praw dostępnych do
sprawdzenia doświadczalnego ma aspirację wyjaśnić pochodzenie życia i różnorodność
gatunków.

To, że ma aspirację nie oznacza jednak, że wyjaśnia. Istnieje cały szereg zagadek, wobec których
staje bezradna. Pierwszy takim problemem jest budowa i funkcjonowanie pierwszej komórki.
Robiono doświadczenia usuwając z najprostszych bakterii różne części DNA. Okazało się, że aby
komórka żyła, potrzeba bardzo wielu współdziałających układów, że najprostsza komórka
musiała mieć takie zazębianie się różnych w niej procesów, taką złożoność, że nie ma szans by
powstała w gotowej formie. Skąd się jednak wzięły części składowe i procesy, z których miałaby
się złożyć pierwsza komórka i jak się stało, że się do siebie dopasowały? Przecież jeśli ktoś zrobi
kierownicę, silnik i karoserię, to położenie ich w jednym miejscu nie da samochodu, który
pojedzie. Trzeba mieć nie tylko pomysł jak je połączyć i co mają robić. Muszą też do siebie
pasować. Nikt w takim razie nie jest w stanie wyobrazić jak wyglądała pierwsza komórka.

Inna zagadka to skąd się wzięła wić bakteryjna. Ma ona silniczek ją napędzający. śadna z części
wici nie wydaje się z osobna do czegokolwiek potrzebna bakteriom. Musiała zatem powstać od
razu w gotowej formie wraz z silniczkiem. Ale tworzenie wici i silniczka jest tak skomplikowane,
ż

e nie ma szans, by to się stało przez przypadek.

Nic dziwnego, że istnieje pogląd opozycyjny do teorii ewolucji - kreacjonizm, utrzymujący, że
ż

ycie nie może samo powstać z materii nieożywionej, że potrzebna do tego była interwencja

istoty nadprzyrodzonej.

Tradycyjny kreacjonizm twierdzi, że świat istot żywych został stworzony przez Boga w
jednorazowym akcie i od tamtej pory część gatunków zginęła, np. na skutek ogólnoświatowego
potopu, a część zmieniła się najwyżej nieznacznie. Nowoczesny kreacjonizm to zaś tzw. „teoria
inteligentnego projektu” akceptująca w dużym stopniu ewolucję, ale zakładająca, że
przynajmniej w pewnych jej momentach niezbędne było wsparcie istoty czuwającej nad
Wszechświatem, bo same prawa przyrody, choć zaplanowane przez Superintelekt nie
wystarczyłyby do tego, by życie i do tego życie w formie, jaką obserwujemy, powstało.
Kreacjonizm zatem mówi, że pewnych rzeczy nie da się wyjaśnić, bo wykraczają poza prawa
przyrody.

Teoria ewolucji nie przeczy istnieniu Boga jako autora praw rządzących światem, stara się jednak
ś

wiat objaśnić w oparciu o nie, a nie o cudowne zdarzenia. Dlatego jest atrakcyjniejsza dla

naukowców. Dlatego też stanowi teorię centralną biologii.

Jakie są założenia teorii
ewolucji? Czy faktycznie mówi
ona, że motorem ewolucji jest
walka o byt, polegająca na
eliminacji osobników słabszych
lub gorzej dopasowanych do
ś

rodowiska?

Teoria ewolucji nie twierdzi, że motorem ewolucji jest walka o byt, czyli rywalizacja, w której
słabsi zostają wyeliminowani. Twierdzi, że motorem są przypadkowe zmiany w kodzie
genetycznym, przez co w ramach każdego gatunku istnieje pewne zróżnicowanie oraz zmienność
ś

rodowiska.

Jest prawdą , że osobniki danego gatunku mające cechy lepiej dostosowane do środowiska mają
większą szansę przetrwania i przekazują swój materiał genetyczny potomstwu. Ta prawda zakłada
jednak iż środowisko zmienia się wystarczająco powoli i wywiera ciągłą presję na gatunek.

Tak było z przodkami ludzi i szympansów. Powstanie systemu Wielkich Rowów Afrykańskich
pociągnęło za sobą zmiany klimatyczne na kontynencie. Przez to populacja naszych pra-pra-
przodków rozpadła się na dwie części. Jedna została na zachodzie w obfitujących w owoce
dżunglach i przekształciła się niewiele – w szympanse, druga zmuszona dostosować się do
trudnych warunków na coraz suchszych sawannach, zaczęła chodzić po ziemi, wykazywać więcej
sprytu, by nie dać się zjeść, wobec braku owoców zdobywać pokarm przez polowanie. Powolna
zmiana środowiska, połączona z ostrą selekcją naturalną (zjadanie mniej zaradnych przez
drapieżniki), spowodowała powstanie na sawannach istot z rodzaju homo sapiens.

Nie zawsze jednak jest tak, że „słabsi” przegrywają. Bywa, że „słabszych” nie ma, a ewolucja
postępuje. W związku z drobnymi różnicami w budowie jednym osobnikom łatwiej zdobywać
jedno pożywienie, innym drugie. Powoli gatunek dzieli się na gustujących w jednym i
gustujących w drugim pożywieniu. W ten sposób z kilku osobników jednego gatunku, które
trafiły na Galapagos powstały odrębne gatunki - słynne „zięby Darwina”, które są do siebie
bardzo podobne, ale nie krzyżują się i każdy specjalizuje się w innym pokarmie. (W
rzeczywistości nie są to zięby, a ptaki blisko spokrewnione z trznadlami.)

Bywa, że środowisko eliminuje osobniki zbyt odbiegające od pierwowzoru czyli przeszkadza w
ewolucji. Dzieje się tak, gdy rodzaj zagrożeń i dostępnego pożywienia się nie zmienia. Tym się
tłumaczy istnienie „żywych skamieniałości”, które nawet genetycznie mogą być bardzo podobne
do swych przodków. Takimi żywymi skamieniałościami są ryby trzonopłetwe latimerie oraz
bliscy krewni trylobitów skrzypłocze. Wiele owadów znajdowanych w bursztynach sprzed
milionów lat nie wykazuje żadnej różnicy w stosunku od obecnych. Są to wciąż te same gatunki.

Bywa i to całkiem często, że słabsi ostatecznie są górą. Głównie chodzi tu o całe gatunki, choć
czasem się sprawdza i w ramach jednego. Na skutek nagłej zimy wywołanej upadkiem meteorytu
Czikszalub wyginęły dinozaury. Były doskonale dopasowane do środowiska. Osiągały potężne
rozmiary, co było efektem wyścigu zbrojeń między dinozaurami roślinożernymi i drapieżnymi.
Jednak spowodowany katastrofą brak pożywienia wykończył najpierw duże gady roślinożerne,
potem mięsożerne zarówno w morzach jak i na lądzie. To nie lepsze dostosowanie do środowiska,
a właśnie małość i ukrywanie się po norach pełnych zapasów, pozwoliły ssakom przetrwać trudny
czas. Potem ssaki mogły się specjalizować w zdobywaniu różnych rodzajów pokarmu,
zdominować lądy i zasiedlić morza.

Walka o byt w sensie toczenia walki o pokarm w ramach jednego gatunku lub pomiędzy różnymi
gatunkami nie jest powszechnym zjawiskiem, bo nikt nie chce ginąć w walce. Zwierzęta raczej
wolą schodzić sobie z drogi. Walki prowadzą przede wszystkim drapieżniki i zwierzęta
terytorialne, które by przeżyć potrzebują odpowiednio dużej przestrzeni.

Walki o samice. Z reguły wygrywają je osobniki silniejsze. Ale to, że młody i silny pokonuje
słabszego starego, nie oznacza, że ten młody ma lepsze geny. Zwycięstwo zapewnia mu młodość.
Nawet walki między osobnikami tego samego wieku nie koniecznie wyłaniają osobniki najlepiej
dostosowane do środowiska. To, że ktoś się dobrze bije nie oznacza, że będzie dobrym ojcem.
Jeśli się tylko dobrze bije, jego potomstwo będzie miało mniejsze szanse na przeżycie. Jego geny
zostaną wyeliminowane, ale nie na skutek walki o byt.

Walka o byt jest zatem elementem ewolucji, ale nie jej motorem.

Spotykane często hasło „dobór naturalny” jest określeniem wszystkiego, co wpływa na przeżycie
organizmów, a więc nie wyjaśnia nic.

Omów odkrycie antybiotyków

Antybiotyki są substancjami chemicznymi występującymi w biologii. Opis odkrycia znajduje się
w części poświęconej chemii.

Jaka cząsteczka pełni rolę
przenośnika energii w
komórkach? Przedstaw jej
budowę (schematycznie) i
wyjaśnij na czym polega
przekazywanie przez nią
energii.

Przenośnikiem energii jest ATP – adenozynotrójfosforan.

Schematyczna budowa ATP. ATP składa się z adeniny, rybozy i trzech reszt kwasu fosforowego,
które odpychają się. Odpychanie jest niwelowane przez dodatni jon magnezu, który jednak nie
jest częścią ATP (tu widać po co człowiekowi magnez). Gdy magnez zostanie przez enzymy
przesunięty w sąsiednie miejsce ostatnia reszta wyskakuje z dużą prędkością, co pozwala jej
inicjować różne reakcje chemiczne. Reakcje chemiczne polegają na łączeniu się atomów.
Niektóre reakcje zachodzą spontanicznie. Zazwyczaj jednak atomy jak klocki lego wymagają
wciśnięcia jednego w drugi, by zaczęły się trzymać. Zderzenie z odpowiednią siłą może zapewnić
odpowiednio wysoka temperatura, albo ATP. Komórki wolą stosować ten drugi sposób, bo jest w
pełni kontrolowany przez enzymy.

Model cząsteczki ATP. Pokazane trzy fazy uwalniania energii czyli powstawania ADP z ATP.

6CO

2

+ 6H

2

O = C

6

H

12

O

6

+ 6O

2

Jasna – kosztem energii świetlnej rozkładane są cząsteczki wody. Cząsteczki ADP są
przekształcane w ATP.
Ciemna – pobierany CO

2

, budowana z niego glukoza przez dołączenie do dwutlenku węgla

atomów wodoru pochodzących z wody. Podczas tego procesu ATP traci energię wracając do
postaci ADP.

Omów przebieg fotosyntezy i
jej znaczenie w przyrodzie. W
szczególności:
napisz reakcję fotosyntezy
nazwij dwie fazy fotosyntezy
wyjaśnij co w każdej następuje

Fotosynteza usunęła z atmosfery ziemskiej olbrzymie ilości dwutlenku węgla, przez co
zapobiegła zmienieniu się Ziemi w planetę przegrzaną tak jak Wenus, w zamian dała łatwo
dostępny i chętnie biorący udział w reakcjach tlen, co pchnęło ewolucję na nowe tory.

Fotosynteza to proces, który sprawia, że energia słoneczna staje się możliwa do wykorzystania w
ś

wiecie ożywionym. Głównym celem roślin nie jest produkcja tlenu, a węglowodanów, białek,

tłuszczów itp. Materiały wytworzone przez rośliny są następnie przekształcane przez zwierzęta.

Czym są biopolimery, polimery
syntetyczne, syntetyczne
polimery biodegradowalne?

Biopolimery to tworzone przez organizmy żywe cząsteczki chemiczne będące długimi
łańcuchami mniejszych składników, monomerów. Przykładem są celuloza, skrobia, białka.

Polimery syntetyczne są dziełem człowieka i nie występują naturalnie w przyrodzie. Przykłady to
bakelit, polietylen, Problem z nimi jest zazwyczaj taki, że po wykorzystaniu zaśmiecają lądy i
morza. Bywają zjedzone przez zwierzęta i powodują ich śmierć lub choroby. Dodatkowo ulegając
degradacji pod wpływem czynników środowiska np. wody, światła, temperatury mogą wydzielać
toksyczne substancje.

Syntetyczne polimery biodegradowalne są wytworzone przez człowieka, ale dają się rozłożyć
przez bakterie. Są produkowane z cukru, otrębów, opadłych liści. Tych ostatnich robi się np.
jednorazowe naczynia kuchenne.

Co to są mikromacierze?
Wyjaśnij zasadę ich działania i
powiedz do czego się przydają.

Mikromacierze to płytki, które pozwalają odkryć, które fragmenty DNA wykorzystuje komórka.

Każda komórka w organizmie ma swoje zadania, aby je wypełniać produkuje potrzebne do tego
białka. W komórce zmienionej nowotworowo część produkowanych białek jest inna niż w
zdrowej. Jak się dowiedzieć jakie?

Rozdzielenie białek jest prawdopodobnie trudne, ale wymyślono inny sposób. Otóż, białka są
wytwarzane dzięki informacji pobranej z DNA. Te informację przenoszą cząsteczki mRNA.
Nauczono się je izolować.

Dzięki wyizolowanym mRNA odtwarza się fragmenty DNA, z których one niosły informację.
Przeciwnie niż w jądrze komórkowym, te odtworzone fragmenty DNA są zaopatrzone we
fluoryzujące cząsteczki.

Na mikromacierzy znajdują się zaś tysiące pól, z których każde ma na sobie fragmenty nici
komplementarnej do tej, z której mRNA niosło informację. Ta komplementarna nić tworzyła w
jądrze wraz z właściwą nicią podwójną spiralę DNA, ale jej rola polegała na zabezpieczaniu tej
właściwej.

Człowiek wytwarza około 20 000 białek. Na mikromacierzy nie ma aż tylu miejsc, choć byłoby
idealne móc rozpoznać wszystkie białka. Na dzień dzisiejszy nie jest to konieczne, bo i tak nie
znamy funkcji ¼ z nich.

Kiedy na macierz wylejemy wodę z fragmentami DNA odtworzonymi na podstawie mRNA, te od
zdrowych komórek fluoryzujące na jeden kolor, a te od chorej fluoryzujące na inny kolor,
fragmenty DNA przyczepiają się do fragmentów komplementarnej nici DNA umieszczonych na
polach.

Po naświetleniu ultrafioletem widać, gdzie przyczepiły się DNA ze zdrowej komórki, a gdzie z
chorej. Na podstawie tego można dobrze określić na czym polega złe funkcjonowanie komórki i
zdecydować o formie leczenia.

Rozpoznawać tak można rodzaj nowotworu lub wirusa, który się wkradł do komórki i zmienił
jej działanie.

Metoda ta pozwala też badać jak podanie leku modyfikuje działanie komórki.

Szczegółowy opis metody:

Procedura jest oddzielnie wykonywana dla zdrowych i chorych komórek. Dopiero w ostatnim
etapie materiał z nich uzyskany zostaje wymieszany.

Pierwszy etap: Za pomocą wirowania oddziela się z cytoplazmy komórek krótkie łańcuchy RNA
od dużych takich jak białka i DNA.

Drugi etap: Przepuszczenie roztworu zawierającego już tylko cząsteczki RNA między kulkami
pokrytymi cząsteczkami zbudowanymi z samych nukleotydów tyminowych tzw. poli-T.
Ponieważ cząsteczki mRNA mają zawsze jedną końcówkę zrobioną z wielu nukleotydów
adeninowych tzw. końcówkę poli-A, przyklejają się do poli-T na kulkach.

Trzeci etap: Spłukanie mRNA z kulek z pomocą płynu, który sprawia, że się oddzielają.

Czwarty etap: Do roztworu zawierającego mRNA dodaje się cząsteczki poli-T (tym razem
swobodnie pływające), enzymy odwrotne transkryptazy i nukleotydy zaopatrzone we fluoryzujacą
część, przy czym materiał ze zdrowych komórek otrzymuje nukleotydy fluoryzujące na jeden
kolor, a z chorych na inny.
Cząsteczki poli-T wiążą się z końcami poli-A cząsteczek mRNA. Wtedy do akcji wkraczają
enzymy przyłączające do poli-T komplementarne do mRNA łańcuchy, będące fragmentami DNA,
z których cząsteczki mRNA niosły informację.

Piaty etap: Usunięcie czasteczek mRNA.

Szósty etap: Odtworzone w oparciu o mRNA fragmenty DNA, znajdujące się w roztworze, są
wylewane na mikromacierz i przyczepiają się do wyeksponowanych na jej powierzchni
fragmentów komplementarnej nici DNA.

Siódmy etap: Oświetlenie mikromacierzy promieniowaniem UV. Odtworzone fragmenty DNA
ś

wiecą pokazując, gdzie się przyczepiły.

By lepiej to zrozumieć radzę przypomnieć prezentację.

Jaki hormon i gdzie
wytwarzany reguluje dobową
aktywność człowieka? Opisz
rolę tego hormonu.

Jest to melatonina produkowana przez szyszynkę znajdującą się w mózgu. Jest wysyłana pod
wpływem ciemności. Wywołuje ona sen, który jest czasem regeneracji organizmu. Przy braku snu
organizm się szybciej zużywa, starzeje. Oczy stają się podkrążone, a cera wiotczeje. Występują
trudności w koncentracji myśli. Podczas snu organizm naprawia uszkodzenia, usuwa zmutowane
komórki. Dlatego melatonina ma działanie przeciwrakowe.
Pora przyjmowania leków jest często istotna. Na przykład przyjmowanie leków zmniejszających
produkcję złego cholesterolu przez wątrobę powinno się odbywać wieczorem, bo wątroba
produkuje cholesterol zwłaszcza w nocy. Przyjmowanie rano sprawia, że do wieczora stężenie
leku wyraźnie spadnie i efekt będzie dużo słabszy.

Opisz jak organizm kobiety
steruje cyklem
miesiączkowym?.

Hormony są cząsteczkami chemicznymi, które uwalnia do krwi gruczoł dokrewny, by zmieniać
tryb pracy wybranych narządów ciała.
Podwzgórze wysyła gonadoliberynę w postaci impulsów o małej częstotliwości. Przysadka
reaguje na to wysyłaniem hormonu FSH (folliculus stymulujący hormon – gdzie folliculus to
łacińska nazwa pęcherzyka)
Gdy jeden z pęcherzyków w jajniku dojrzeje wysyła mocny impuls estrogenów – kobiecych
hormonów płciowych, które są też, ale w dużo mniejszej ilości także w organizmach mężczyzn.
To oznacza, że pęcherzyk jest gotowy do uwolnienia komórki jajowej.
Podwzgórze szybkimi impulsami gonadotropiny zleca wtedy przysadce wysłanie hormonu LH
powodującego uwolnienie komórki jajowej i powstanie ciałka żółtego (L to pierwsza litera
łacińskiego słowa „luteum” oznaczającego żółtko)
Ciałko żółte wysyła hormon progesteron, hormon ciążowy. Pozwala on na zagnieżdżenie się
zarodka w błonie śluzowej macicy i utrzymanie ciąży. Objawem ubocznym jego działania jest
nieznacznie podniesienie temperatury ciała w drugiej fazie cyklu.
Jeśli zarodek się zagnieździ, błona go otaczająca, tzw. kosmówka, wysyła hormon (gonadotropinę
kosmówkową – tej nazwy znać nie trzeba), który podtrzymuje istnienie ciałka żółtego. Jeśli się
nie zagnieździ ciałko żółte zanika i błona śluzowa macicy ulega rozpadowi.

By lepiej to zrozumieć radzę przypomnieć prezentację.

Co to jest hibernacja i
estywacja? Podaj przykłady.

Hibernacja to spowolnienie metabolizmu organizmu pozwalające przetrwać okres niskich
temperatur, sen zimowy. Zapadają w niego żaby, wiele owadów, niedźwiedzie, wiewiórki,
nietoperze,
Estywacja to spowolnienie metabolizmu pozwalające przetrwać okres suszy i gorąca. W sen letni
zapadają ryby dwudyszne, słodkowodne ślimaki i pijawki.

Skąd rośliny wiedzą kiedy mają
kwitnąć a kiedy zrzucać liście?

Są rośliny, które kwitną, gdy temperatura i nawodnienie pozwolą im rozwinąć się na tyle by
osiągnęły stan gotowości do kwitnienia. Takie są ogórki i pomidory.

Jednak część roślin, zwłaszcza rośliny wieloletnie takie jak drzewa, są cały czas wystarczająco
silne, by kwitnąć i owocować. Kwitną na wiosnę, gdy dzień stanie się odpowiednio długi. Nie
mierzą jednak długości dnia, a długość nocy. W liściach mają substancję zwaną fitochromem,
która pod wpływem światła zmienia swą postać. Towarzyszy temu zmiana koloru substancji z

zielonej na turkusową (zielono-niebieską). W ciemności cząsteczki fitochromu stopniowo
wracają do pierwotnej zielonej postaci. Jeśli wiosną po nocy stężenie cząsteczek naświetlonych
pozostaje wciąż wysokie, bo noc była wystarczająco krótka, uruchamia to kwitnienie. Natomiast
jesienią, gdy noce stają się długie, rano formy naświetlonej jest już niewiele. To znak, że należy
wycofywać chlorofil z liści. Liście żółkną i opadają.

Są jednak rośliny z okolic międzyzwrotnikowych, np. kukurydza, które kwitną dopiero latem,
czyli gdy noce się wydłużają. Kukurydza pochodzi z Meksyku, gdzie słońca jest aż za dużo. Jest
pora sucha i deszczowa, stąd roślina ta woli odwlec swe główne czynności życiowe do tej drugiej.
Podobnie zachowuje się tytoń i ryż.

Temperatury i opady w stolicy Meksyku.

Podaj przykład hydrofitu,
higrofitu,
mezofitu,
kserofitu.

moczarka kanadyjska, grzybień biały
kaczeńce, niezapominajki, paprocie
drzewa liściaste, rośliny łąkowe
kaktusy

Na czym polega włoskowatość i
do czego przydaje się roślinom?

Na wędrówce wody w górę bardzo cienkich rurek. Dzięki temu nasiąka gleba, a woda z korzeni
przez cieniutkie naczynia dociera do liści drzew.

Na czym polegają dostosowania
zwierząt do życia w środowisku
słonowodnym, słodkowodnym i
lądowym?

W wodzie proste zwierzęta jak gąbki i parzydełkowce nie potrzebują układu oddechowego, bo
mają dużą powierzchnię w stosunku do masy swego ciała. Oddychają na drodze dyfuzji tlenu
przez błony komórkowe. Większe zwierzęta stosują skrzela.
Na lądzie przez wilgotną skórę oddychają dżdżownice, a krew rozprowadza tlen do wszystkich
komórek. Przez wilgotną skórę oddychają płazy, choć mają też niezbyt efektywne płuca. Owady
oddychają przez przetchlinki. Większość zwierząt posiada płuca.

Duży problem stanowi tak zwana osmoregulacja. Osmoza to przenikanie wody przez błonę
półprzepuszczalną (np. komórkową) dążące do wyrównania stężeń substancji po obu stronach.
Część organizmów morskich pozwala osmozie wyrównać stężenia po obu stronach. Ryby
morskie wydalają mało moczu i jest on zagęszczony, natomiast słodkowodne, wydalają dużo
rozcieńczonego moczu, bowiem morskie starają się zatrzymać jak najwięcej wody uciekającej z
nich przez skórę i skrzela, a słodkowodne starają się pozbyć jak najwięcej wody wnikającej do
nich przez skrzela i skórę.

Zwierzęta lądowe pobierają wodę z pożywieniem.

Zwierzęta lądowe muszą albo być małe, albo dla udźwignięcia większej masy posiadać szkielet
wewnętrzny lub zewnętrzny.

Materiał sprawdzianu GEOGRAFIA

1.Podaj przykład obserwacji i
doświadczenia w geografii.
Czym różnią się te dwa
pojęcia?

W obserwacji nie ingerujemy wcale w przebieg zjawiska. Na przykład starożytni Grecy
obserwowali wyłanianie się skalistej wyspy zza horyzontu, gdy płynęli do niej (Rys.1).

Rys 1

.

Zaobserwowali podczas zaćmień Księżyca, że cień Ziemi na Księżycu jest kolisty. (Rys.2).

Rys 2

.

Zaobserwowali, że wraz z przemieszczaniem się na południe lub północ zmienia się ilość
możliwych do zobaczenia gwiazdozbiorów. (Rys. 3)

Rys 3. Ponieważ Ziemia się obraca, całe niebo wydaje się obracać wokół Ziemi raz na dobę. Obserwator na równiku może
wtedy dostrzec praktycznie wszystkie gwiazdozbiory, zaś na biegunie północnym tylko ich połowę.

Te trzy obserwacje pozwoliły im dojść do wniosku, że Ziemia jest kulą, a pierwszeństwo
przypisuje się Pitagorasowi.

Przykłady obserwacji mieszczących się w geografii to obserwacje temperatur, opadów itp.
połączone z pomiarami. Obserwacje odpowiadają na pytanie: Co dokładnie się dzieje?

Doświadczenie odpowiada zaś na pytanie: Co się stanie jeśli coś zrobimy?

Trudno w geografii o doświadczenia. Z pewnością takim była wyprawa Kolumba, który
postanowił sprawdzić czy zdoła dotrzeć do Indii płynąc na zachód. Nie dopłynął, ale odkrył
Amerykę. Podobna była wyprawa Magellana. Miała odpowiedzieć na pytanie czy płynąc cały
czas na zachód jest możliwe wrócić w to samo miejsce czyli raz na zawsze wykazać kulistość
Ziemi.
Oczywiście cel naukowy wyprawy Magellana był drugoplanowy. Głównym jawiło się zyskanie
dla Hiszpanii wyłączności na handel z ludami produkującymi przyprawy. Magellan, Portugalczyk
w służbie Hiszpanii, chcąc zmusić jednego z kacyków do dostarczenia mu towarów wdał się w
bitwę, w której zginął wraz z częścią swych towarzyszy.

Innym słynnym doświadczeniem było sprawdzenie, że część wód Dunaju uchodzi do Morza
Północnego.

Rys. W okolicy swych źródeł Dunaj (czerwona linia) płynie przez wapienne góry, w które wsiąka
część jego wód, tak że w suche lata na pewnym odcinku jego koryto może stać się puste.
Niedaleko przepływa Ren (niebieska linia). Ponieważ brak wody w Dunaju był bardzo dotkliwy
dla tamtejszego przemysłu, starano się ustalić dokąd woda wędruje. Do Dunaju wpuszczono
substancję fluoryzującą, której obecność stwierdzono następnie w źródle, które daje początek
rzece wpadającej do Jeziora Bodeńskiego (fioletowy owal) przez które przepływa Ren.

2. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
obserwacje w geografii? Omów
w oparciu o przykłady

Tak jak w przypadku obserwacji z fizyki, chemii i biologii należy zadbać o:

•

bezpieczeństwo

•

sprzyjające warunki

•

jak najlepszy sprzęt przyrządy i go prawidłowo używać

Bezpieczeństwo.
Jeszcze niedawno osobiste obserwacje miały duże znaczenie w geografii. Podejmowano
ryzykowne wyprawy. Nawet w erze satelitów takie obserwacje bywają niezbędne do ustalenia
faktów o Ziemi. Na przykład w roku 1996 Polak Jacek Pałkiewicz na czele międzynarodowej
wyprawy odkrył źródła Amazonki. Wyprawa w takie rejony wymaga zabezpieczenia się przed
chorobami, zwierzętami, a także tubylcami.

Eksploracja jaskiń bywa równie niebezpieczna. Wystarczy, że na powierzchni spadnie ulewa, a
korytarze może wypełnić woda. Tu szczególną rolę odgrywa zapewnienie łączności z ekipą na
wierzchu. W jaskini można spaść, utknąć w wąskim przejściu a nawet być ugryzionym przez
jakieś zwierzę.

Sprzyjające warunki.
Podczas wypraw duże znaczenie ma pora roku tak by się wstrzelić we właściwą pogodę. Podczas
pory deszczowej poruszanie się w krajach tropikalnych jest bardzo utrudnione. Z kolei wyprawy
na Antarktydę zawsze planuje się na krótkie lato, by było cieplej.

Sprzęt.
Podczas wypraw wypróbowany sprzęt jest niezmiernie ważny. Norweg Roald Amundsen do
zdobycia bieguna południowego wykorzystał w 1912 r. wiedzę i doświadczenie, których nabrał
przebywając wśród Eskimosów. Dlatego wyruszył na psich zaprzęgach. Zaś jego rywal Anglik
Robert Scott jak przystało na reprezentanta Imperium Brytyjskiego wybrał się z całą potęgą
ówczesnej techniki - saniami motorowymi, których silniki zaraz zamarzły. Potem od zimna
popadały mu kuce. W efekcie musiał iść pieszo. W drodze powrotnej cała wyprawa wymarzła.

Dokumentacja.
W przypadku wypraw jest to prowadzenie dziennika. Mimo, że wyprawa Magellana trwała
prawie trzy lata, cały czas skrupulatnie prowadzono dziennik pokładowy. Dzięki temu podróżnicy
odkryli, że stracili jeden dzień, tzn. według ich rachunków była środa, a w rzeczywistości był
czwartek. Ten motyw wykorzystał później Juliusz Verne w powieści „W 80 dni dookoła świata”.
Puścił tylko podróżnika w przeciwnym kierunku, dzięki czemu ów zyskał jeden dzień.

W obecnych czasach ważną część dokumentacji podróżniczych stanowią zdjęcia i filmy.

Jako że geografia zajmuje się opisem powierzchni Ziemi i warunków panujących w różnych
miejscach, w pewnym stopniu wchodzi na pole etnografii, biologii, geologii, meteorologii itp. W
każdym przypadku ważna jest systematyczność i dokładność.

3. Jak należy prawidłowo
prowadzić i dokumentować
doświadczenia w geografii?
Omów w oparciu o przykłady

Ponieważ geografia jest nauką przede wszystkim obserwacyjną, a doświadczenia są w niej rzeczą
niezwykle rzadką, nie będzie takiego pytania.

4. Opisz rozwój Wszechświata.
Wyjaśnij pojęcia: Wielki
Wybuch, Inflacja
Kosmologiczna,
promieniowanie reliktowe,
gwiazdy pierwszego pokolenia,
drugiego pokolenia.

Edwin Hubble odkrył, że niektóre widoczne przez teleskop mgławice (np. wielka mgławica w
Andromedzie) to galaktyki podobne do naszej. Zauważył ponadto, że światło odległych galaktyk
jest przesunięte ku czerwieni tym bardziej im są one od nas dalej. Światło wodoru docierające od
nich ma mniejsze częstotliwości niż światło wysyłane przez wodór na Ziemi. Wydawało się, że
odpowiada za to tzw. efekt Dopplera – zjawisko polegające na tym, że gdy źródło fal się oddala
(np. źródło dźwięku), do obserwatora dociera fala o mniejszej częstotliwości (np. niższy dźwięk).
Skoro galaktyki się od siebie oddalają, to kiedyś musiały być blisko siebie, cała materia
Wszechświata musiała być skupiona w niewielkiej objętości. Moment, gdy materia zaczęła się
oddalać nazwano Wielkim Wybuchem.

Określenie Wielki Wybuch jest mylące, bo galaktyki w istocie stoją w miejscu. Rozszerza się za
to przestrzeń między nimi. Poczerwienienie światła galaktyk wynika stąd, że lecące przez
kosmiczne pustki fotony rozciągają się wraz z przestrzenią, przez co maleje ich częstotliwość.

Wielki wybuch nastąpił 13,7 mld lat temu. Przez ułamek sekundy po nim przestrzeń rozszerzała
się z prędkością wiele razy większą od prędkości światła. Tę krótką chwilę zwiemy Inflacją
Kosmologiczną (inflacja to inaczej nadymanie) Fotony ulegały rozciąganiu, a więc ich energia
spadała. Przez to spadała temperatura Wszechświata. Pozwoliło to wpierw kwarkom połączyć się
w protony i neutrony, a następnie gdy temperatura spadła do około 3000 K elektrony zaczęły
przyłączać się do protonów przez co powstały atomy wodoru, trochę helu i litu. Ale spadając na
orbitę w atomie elektron wysyła światło. Wysyłane wtedy masowo fotony wypełniły
Wszechświat. Część z nich dotarła dawno na Ziemię. Te, które właśnie dolatują, leciały przez 13,
7 mld lat i rozciągnęły się już 1000 krotnie, co znaczy że wygląda jakby były wysyłane przez
materię nie o temperaturze 3000 K a 3 K. Jest to tak zwane promieniowanie reliktowe – relikt
zamierzchłej przeszłości, pamiątka z czasu powstawania atomów. Jest też zwane
promieniowaniem tła, bo dolatuje do nas ze wszystkich kierunków. Tło na którym widzimy
gwiazdy i galaktyki nie jest zupełnie czarne.

Po ułamku sekundy Inflacja Kosmologiczna się skończyła. Mogły się tworzyć pierwsze gwiazdy.
W niecały miliard lat po Wielkim Wybuchu istniały już galaktyki, o czym świadczą najdalsze
obserwowane obiekty – kwazary, czyli jądra tych galaktyk rozbłyskujące na skutek pochłaniania
gwiazd przez czarne dziury w ich centrum. Dziś pożeranie gwiazd przez centralne czarne dziury
jest dużo słabsze, choć zachodzi i w naszej Galaktyce.

Pierwsze gwiazdy składały się niemal z samego wodoru. Te większe zdążyły już go wypalić i
zmienić w inne pierwiastki, takie jak tlen, z których najcięższe jest żelazo. Jeszcze cięższe
pierwiastki (np. uran) powstawały podczas gwałtownej śmierci tych gwiazd, czyli podczas
wybuchów supernowych.

Nasze Słońce należy do drugiego pokolenia. Istnieje już 4,5 mld lat i około 5 mld minie nim
zgaśnie wcześniej rozdąwszy się do czerwonego olbrzyma. Nie wybuchnie jako supernowa, bo

jest za małe, tylko jego zewnętrzne warstwy się rozpłyną. Częściowo powstało z materii już
przepalonej we wnętrzu pierwszego pokolenia gwiazd, bo zawiera wiele innych pierwiastków
oprócz wodoru i helu.
Planety mogły powstawać dopiero wokół gwiazd drugiego pokolenia. Wcześniej nie było
pierwiastków mogących utworzyć ciało stałe, nie było też wody, skoro nie było tlenu.

Oddalanie się galaktyk trwa nadal. Co ciekawe przez kilka pierwszych miliardów lat po Inflacji
Kosmologicznej i gwałtownym jej wyhamowaniu wciąż nieznacznie zwalniało, a obecnie
nieznacznie przyspiesza.

Model ułatwiający zrozumienie koncepcji rozszerzającego się Wszechświata. Odległości między
bliskimi galaktykami nie zmieniają się, nie rozszerza się też Układ Słoneczny. Rozszerzanie
następuje na wielkich pustkowiach między gromadami galaktyk.

5. Na czym polega system
GPS? Co spełnia w nim rolę
nadajnika, a co odbiornika?
Jakie są zastosowania?

GPS to Globalny Pozycjonowania System. Polega na tym, że w każdej chwili do odbiornika,
który ma użytkownik, docierają sygnały z kilku satelitów systemu, minimum z czterech spośród
około 30. Procesor odbiornika odczytuje z sygnału dokładnie kiedy i z jakiego położenia nad
Ziemią sygnał był wysłany. Odbiornik ma wbudowany precyzyjny zegar. Z czasu między
wysłaniem a odbiorem sygnału oblicza jak daleko znajdował się satelita. Połączenie tych
informacji od kilku satelitów wystarcza na pomiar położenia z dokładnością do kilku milimetrów.
Taką dokładność mają tylko odbiorniki wojsk USA i instytucji, które otrzymały specjalne
pozwolenie. Zwykłe odbiorniki nie potrafią dokładnie odczytywać sygnału, bo jest zaburzany
specjalnym szumem. Ich dokładność jest najwyżej kilkumetrowa.

Na ilustracji do niebieskiego punktu w jednej chwili docierają sygnały z ośmiu satelitów.

Zastosowania:
Do celów wojskowych, aby żołnierz wiedział, gdzie dokładnie jest, do sterowania rakietami itp.
Do celów cywilnych, głównie określania własnego położenia, np. podczas jazdy samochodem
Do pomiarów geodezyjnych. Do śledzenia tras wędrówek zwierząt – przymocowuje się
zwierzęciu odbiornik, który zapisuje położenie zwierzęcia, po kilku miesiącach odbiornik jest
zdejmowany, a informacja odczytywana.

6. Przedstaw historię
wynajdywania coraz lepszych
przyrządów nawigacyjnych.

Przypomnę, że chodzi o kwadrant, kwadrant wstecznego patrzenia, oktant i sekstant. Szczegóły
na prezentacji.

7. Co to jest energetyka
słoneczna? Jakie są
perspektywy jej rozwoju?

Choć wiele typów elektrowni wykorzystuje energię pochodzącą ze światła słonecznego –
wiatrowe, wodne, na węgiel, gaz, ale jest to energia zamieniona już w inny rodzaj energii –
energię wiatru, energię ruchu wody, energię chemiczną paliw kopalnych. Przez energetykę
słoneczną rozumiemy stosowanie urządzeń, do których trafia bezpośrednio światło słoneczne,
zamieniających energię światła na energię prądu lub ciepło.
Są dwa typy takich urządzeń stosowanych w gospodarstwach domowych oraz dużych

elektrowniach – oparte o półprzewodnikowe ogniwa słoneczne oraz o oparte o nagrzewanie
wody. Ich wadą jest to, że nie dostarczają energii w nocy i gdy jest zachmurzenie. Elektrownie
słoneczne potrzebują dużo miejsca, którego w Europie brak. Są za to budowane na terenach
pustyń w USA. Unia Europejska planuje budowę takich elektrowni na Saharze i przesyłanie prądu
do Europy, ale są niewielkie szanse na realizację. Jak dotąd energia elektryczna z elektrowni
opartych o ogniwa słoneczne jest droższa niż z innych. Natomiast elektrownie oparte o skupianie
ś

wiatła na zbiornikach z wodą na pomocą luster stanowią zagrożenie dla ptaków, które biorą je za

jeziora i giną spalone światłem. Tanie i praktycznie pozbawione wad są za to kolektory słoneczne
umieszczane na dachach, ścianach budynków i podwórkach. Są to powierzchnie pokryte czarnymi
pochłaniającymi światło rurkami z wodą lub glikolem. Wodę trzeba spuścić przed zima, by
zamarzając nie rozsadziła rurek. Przy dobrej pogodzie nagrzewają wodę do temperatur bliskich
wrzenia. Może być wykorzystana w pralkach, zmywarkach, do kąpieli, do ogrzewania
pomieszczeń itp.

Zdjęcie. Kolektor własnej roboty. Pomalowane na czarno miedziane rurki na czarnej,
absorbującej światło powierzchni przykryte z wierzchu szybą. Ciecz w rurkach porusza się
samoczynnie (pod wpływem ogrzania) w obiegu zamkniętym. Przepływając przez rurki w
baniaku z zimną wodą znajdującym się wewnątrz domu ogrzewa ją i uzdatnia w ten sposób do
wykorzystania.

8. Opisz następstwo pór roku w
różnych strefach
klimatycznych.

Klimaty równikowy – brak pór roku, pada przez cały rok zwłaszcza koło południa.
Klimat podrównikowy – pora sucha i deszczowa, im bliżej ku zwrotnikom, tym dłuższa jest pora
sucha
Klimat zwrotnikowy monsunowy – lato ciepłe bardzo wilgotne, zima chłodniejsza, sucha
Klimat umiarkowany – 4 pory roku, w umiarkowanym przejściowym takim jak w Polsce - 6 pór:
przedwiośnie, wiosna, lato, jesień, przedzimie, zima
Klimat okołobiegunowy – długa zima, krótkie chłodne lato