Zadania z fizyki dla geologii, seria 4
1.W odległości x=20 cm od soczewki o ogniskowej f=10 cm znajduje się przedmiot o
wysokości l.
a) W jakiej odległości y, od soczewki znajduje się obraz tego przedmiotu i jaką ma
wysokość L?
b) Przedstaw zależności y(x) oraz L(x) w postaci wykresu.
c) Co oznaczają na tym wykresie ujemne wartości y?
2. Światło o długości fali 1 mikrona pada na dwie wąskie szczeliny odległe od siebie
o 10 mikronów.
a) Jaka będzie odległość pomiędzy prążkami interferencyjnymi powstałymi na ekranie
odległym od tych szczelin o 10 m?
b) Co się stanie z tym obrazem jeśli na obu szczelinach umieszczone zostaną
polaryzatory liniowe, skierowane prostopadle do siebie?
3. UporzÄ…dkuj rodzaje promieniowania elektromagnetycznego poczÄ…wszy od
najkrótszej do najdłuższej fali?
Fale radiowe, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie ł, mikrofale.
4. Wiązka światła słonecznego przechodzi przez szklany pryzmat. Wiedząc, że
współczynnik załamania światła w tym szkle jest malejącą funkcją długości fali,
napisz jaka barwa światła odchyli się po przejściu przez ten pryzmat najbardziej, a
jaka najmniej ?
5. Cienki pręt stalowy o długości l zamocowano z dwóch stron do ściany. Jaka
powinna być częstotliwość f pobudzania tego pręta, przy której powstanie najdłuższa
z możliwych fala stojąca, jeśli prędkość rozchodzenia się tej fali równa jest v?
6. Ile razy zmieni się długość fali dz
więkowej przy przejściu z powietrza do wody?
Prędkość dz
więku w wodzie wynosi v2=1480 m/s, a w powietrzu v1=340 m/s?
7. Rura o długości l=1m jest wypełniona powietrzem. Jaka powinna być najmniejsza
częstotliwość pobudzająca do drgań słup powietrza w rurze, aby nastąpił rezonans,
jeśli :
a) jeden koniec rury jest otwarty, a drugi zamknięty,
b) oba końce rury są otwarte,
c) oba końce rury są zamknięte,
Prędkość dz
więku w powietrzu v=340 m/s
8. Narysuj schematycznie fale stojące powstałe w omawianych powyżej przypadkach.
9. Na środku jeziora wzbudzono falę, która dobiegła do brzegu po upływie t = 1 min.
Odległość między grzbietami fal wynosiła l=1.5 m, a czas pomiędzy kolejnymi
uderzeniami fal o brzeg t=2 s. W jakiej odległości od brzegu została wzbudzona ta
fala?
10. W odległości s=1070 m od Szarego Wilka (z plemienia Apaczów) ktoś uderzył
młotkiem w szyny kolejowe. Szary Wilk, który nadsłuchiwał odgłosów pociągu,
przyłożywszy ucho do szyny usłyszał w niej dz
więk t=3 s wcześniej niż ten sam
dz
więk dotarł do jego uszu w powietrzu. Jaka jest prędkość rozchodzenia się dz
więku
w stali, jeśli prędkość dz
więku w powietrzu wynosi v0=340 m/s?
11. Huk wystrzału i wystrzelona pionowo w górę kula karabinowa równocześnie
osiągnęły wysokość y0 = 680 m nad miejscem wystrzału. Jaka była początkowa
prędkość tej kuli?
12 Jaka jest częstotliwość drgań dz
więkowych w stali, jeśli odległość pomiędzy
najbliższymi punktami fali dz
wiÄ™kowej o różnicy faz 90° wynosi l=1.54 m (prÄ™dkość
fali dz
więkowej w tym gatunku stali v=5000 m/s).
13. Wiązka światła czerwonego o długości 1=700 nm rozchodząca się w powietrzu
pada na powierzchniÄ™ cieczy pod kÄ…tem Ä…=30°, a zaÅ‚amuje pod kÄ…tem 22°37 . Jaka
jest długość fali 2 tego światła w wodzie?
14. Światło monochromatyczne rozchodzące się w cieczy ma długość fali 1=580 nm,
a po przejściu do powietrza 1=669 nm, Obliczyć kąt graniczny dla tej cieczy.
15*. Odległość pomiędzy przedmiotem, a ekranem wynosi d. Dla jakiego położenia
soczewki o ogniskowej f na ekranie powstaje ostry obraz tego przedmiotu?
16. W pewnym ośrodku występuje zaburzenie gęstości g opisane następującymi
funkcjami położenia x oraz czasu t:
a. g(x,t)=g0 (stała wartość gęstości)
b. g(x,t)=sin(x/vt)
c. g(x,t)=sin(12x+4at)
d. g(x,t) = ekx-wt
Sprawdzić, które z tych zaburzeń jest falą i wyznaczyć prędkość fali.
17. Wąż gumowy zawieszono pod sufitem, a drugi koniec obciążono odważnikiem o
masie
a. 5 kg
b. 20 kg
W którym przypadku prędkość rozchodzenia się fali mechanicznej w wężu będzie
większa i o ile?
18. Wyznaczyć prędkość fali akustycznej w
a. granicie (o module Younga Y=800*108 N/m2 i gęstości 3500 kg/m3)
b. aluminium (o module Younga Y=700*108 N/m2 i gęstości 2700 kg/m3)
19. Światło przechodzi z powietrza do
a. kwarcu (współczynnik załamania n=1.5)
b. diamentu (współczynnik załamania n=2.4)
W którym przypadku promień światła załamie się silniej?
20. Wyznaczyć prędkości rozchodzenia się światła w
a. kwarcu
b. diamentu (współczynnik załamania n=2.4)
21. Jak odróżnić kwarc (współczynnik załamania n=1.5) od diamentu (współczynnik
załamania n=2.4) wykorzystując warunek na kąt Brewstera? (zrobić odpowiedni
rysunek)