19. Wymień oddziaływania fundamentalne występujące w przyrodzie i podaj w jakich

procesach odgrywają najważniejszą rolę.

Ale takie pytanie powinno paść na poprzednim kolokwium, bo to zagadnienie z poprzednich wykładów a dokładnie z dnia 06,11,2008r.

Oddziaływania fundamentalne - zachodzą między wszystkimi obiektami fizycznymi posiadającymi masę

• oddziaływanie grawitacyjne- siła ciężkości jest wynikiem tego oddziaływania

20. Wyjaśnij jak rozumiesz pojęcia pola fizycznego na przykładzie pola

elektrostatycznego. Co jest źródłem pola elektrostatycznego? Co to są linie sił pola

elektrostatycznego? W jakim obszarze wokół źródła rozciąga się to pole?

21. Wyjaśnij, na czym polega elektryzowanie ciał.

Elektryzowanie ciał to proces przekazywania im ładunku. Polega on na dodaniu, lub odebraniu elektronów z tego ciała. Wyróżniamy dwa sposoby elektryzowania: przez potarcie i indukcję. Elektryzowanie przez potarcie polega na tym, że podczas pocierania dwóch ciał, jedno z nich "gubi"; elektrony, a drugie je przyłącza. W ten sposób to pierwsze ciało ładuje się ładunkiem dodatnim, a drugie ujemnym.

22. Podaj i omów prawo Coulomba. Jakie są podobieństwa i różnice pomiędzy tym prawem a prawem powszechnego ciążenia?

Prawo Coulomba określa wartość siły elektrostatycznej działającej między dwoma ładunkami. Głosi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch naładowanych cząstek jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Jest to podstawowe prawo elektrostatyki.

,

w którym:

F - siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych,

q₁ , q₂ - punktowe ładunki elektryczne,

r - odległość między ładunkami,

k - współczynnik proporcjonalności:

gdzie:

- przenikalność elektryczna ośrodka;

- względna przenikalność elektryczna ośrodka;

- przenikalność elektryczna próżni.

Z prawa Coulomba wynika m.in., że:
• Im większy ładunek będą posiadały przedmioty, tym między nimi będzie większa siła; także im większa odległość będzie między przedmiotami, tym mniejsza siła będzie między nimi.
• Jeśli stykają się z sobą dwa naładowane przedmioty o takiej samej pojemności, dzielą między siebie ładunek po równo. Dla przykładu załóżmy, że jeden przedmiot ma ładunek +4 kulombów, a drugi +8 kulombów. Kiedy się zetkną, ładunek będzie przepływał od 8-kulombowego obiektu do 4-kulombowego, dotąd aż oba przedmioty osiągną ładunek +6 kulombów. Jeżeli pierwotnie obydwa przedmioty posiadały by ładunek +6 kulombów, między nimi nie przepłynąłby żaden ładunek.
Oddziaływanie elektrostatyczne może być dwojakiego rodzaju:
• przyciągające - gdy ładunki są różnoimienne
• odpychające - gdy ładunki są jednoimienne

Prawo Coulomba jest bardzo podobne do prawa powszechnego ciążenia Newtona. Najistotniejsze podobieństwo to:
• wyrażają one dwa analogiczne prawa przyrody. Prawo powszechnego ciążenia mówi o oddziaływaniach związanych z masą, natomiast prawo Coulomba o oddziaływaniach ciał (mających oczywiście masę) obdarzonych ładunkiem. Może się jednak zdarzyć, że oba rodzaje oddziaływań wystąpią równocześnie
• obie siły (co do wartości) maleją proporcjonalnie do wzrostu kwadratu odległości
• obie siły są proporcjonalne do iloczynu własności obu ciał
- grawitacyjne do iloczynu mas
- elektrostatyczne do iloczynu ładunków
• obie siły (a właściwie pola) są potencjalne (inaczej mówiąc zachowawcze)


Występują jednak również pomiędzy nimi zasadnicze różnice Polegają one na tym, że:
• prawo powszechnej grawitacji Newtona dotyczy wszelkich ciał. Wszystkie ciała mają, bowiem masę niezerową. Prawo oddziaływań elektrostatycznych Coulomba dotyczy tylko ciał posiadających niezerowy ładunek elektryczny lub takich, które mają ładunki elektryczne rozmieszczone sferycznie i symetrycznie
• siły grawitacji są zawsze siłami przyciągania. Siły Coulomba mogą zarówno przyciągać dwa ciała jak i je odpychać od siebie. Zależy to od ładunku tych ciał. Jeżeli ładunki tych ciał są różnoimienne (jeden ładunek jest dodatni, a drugi ujemny) to ciała te będą się wzajemnie przyciągać. W przeciwnym wypadku (oba ładunki są dodatnie, albo oba są ujemne) ciała te będą się wzajemnie odpychać.

23. Co może być źródłem pola magnetycznego?

Transformatory, przewody instalacji elektrycznej, domowe urządzenia elektryczne, ferromagnetyki,

24. Podaj podobieństwa i różnice pomiędzy polem elektrostatycznym a polem

magnetycznym.

25. Opisz jak wygląda pole magnetyczne Ziemi. Czy zmienia się ono z upływem czasu?

Ziemia sama jest wielkim magnesem - tzn. wytwarza pole magnetyczne, które otacza naszą Planetę, a jest odczuwalne również na jej powierzchni (i pod tą powierzchnią). Kształt linii ziemskiego pola magnetycznego jest bardzo podobny do linii pola magnesu trwałego.

Co ciekawe biegunowość magnesów ziemskich jest odwrotna, niż biegunów geograficznych - tzn. w okolicach bieguna północnego (choć nie dokładnie w nim) znajduje się... południowy biegun magnetyczny. Analogicznie północny biegun magnetyczny znajduje się w okolicach południowego bieguna geograficznego.

Przyczyna ziemskiego pola magnetycznego nie jest dokładnie poznana. Ciekawe jest, że pole magnetyczne ziemskie zmieniało się na przestrzeni wieków. Aktualnie pole to wyraźnie maleje.

Ziemskie pole magnetyczne jest przyczyną wielu ciekawych zjawisk - m.in. zórz polarnych.

26. Co to jest prąd elektryczny? Co jest przyczyną przepływu prądu elektrycznego?

Prąd elektryczny, to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

o przepływie prądy decyduje dryf.

Umowny kierunek prądu przyjmuje się jako od bieguna dodatniego do ujemnego

Ogólna zasada jest więc następująca:

	jeśli nośnikami prądu są ładunki dodatnie, to umowny kierunek prądu jest zgodny z kierunkiem ich ruchu uporządkowanego (patrz dryf);
	jeśli nośnikami prądu są ładunki ujemne, to umowny kierunek prądu jest przeciwny do kierunku ich ruchu uporządkowanego;

27. Wyjaśnij następujące pojęcia: promieniotwórczość, promieniowanie, jonizacja,

radionuklid.

promieniotwórczość - zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma

Promieniowanie - strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało.

Jonizacja, zjawisko odrywania elektronów od atomu. W jego wyniku z obojętnego elektrycznie atomu powstaje naładowany dodatnio jon i swobodne elektrony.

28. Wyjaśnij, co oznacza symbol i poszczególne liczby w oznaczeniu: ²³⁸₉₂ U

U- symbol pierwiastka, dokładnie uranu

238- liczba masowa = liczba nukleonów(protonów i neutronów) w jądrze atomowym

92- liczba atomowa = liczba protonów w jądrze atomowym = liczbie elektronów w obojętnym atomie pierwiastka = ładunek jądra

29. Wyjaśnij, co to jest przemiana α i promieniowanie α.

Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa.
Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.
Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek).
Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne.

Rozpad alfa (przemiana α) - przemiana jądrowa, w której emitowana jest cząstka α (jądro helu ⁴₂He²⁺). Strumień emitowanych cząstek alfa przez rozpadające się jądra to promieniowanie alfa. W wyniku tej reakcji powstające jądro ma liczbę atomową mniejszą o 2, a liczbę masową o 4 od rozpadającego się jądra.

30. Scharakteryzuj pokrótce najważniejsze cechy promieniowań: α, β - oraz γ .

A) promieniowanie gamma: to cząstki obojętne (nie działa na nie pole magnetyczne i elektryczne). Ma za to największy zasięg i największą przenikalność (chronią przed nim kilku cm osłony ołowiowe)

B) promieniowanie beta: to ujemnie naładowane cząstki. Ma znacznie większy zasięg niż promieniowanie alfa i jest bardziej przenikliwy przez materię (zatrzymuje je dopiero blacha np. aluminiowa)
C) promieniowanie alfa: tworzą dodatnio naładowane cząstki. Ma ono najmniejszą przenikalność (zatrzymuje je już kartka papieru) i najmniejszy zasięg (w powietrzu kilka cm)

Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa. Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek).
Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne.

Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej.
Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.

Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 10 keV, co odpowiada częstotliwości większej od 2,42 EHz, a długości fali mniejszej od 124 pm. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie, w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji sprzętu medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii (tzw. bomba kobaltowa) do leczenia raka, oraz w diagnostyce np. pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa. Ponadto promieniowanie gamma ma zastosowanie w przemyśle oraz nauce, np. pomiar grubości gorących blach stalowych, pomiar grubości papieru, wysokości ciekłego szkła w wannach hutniczych, w geologii otworowej (poszukiwania ropy i gazu ziemnego), w badaniach procesów przemysłowych (np. przepływu mieszanin wielofazowych, przeróbki rudy miedzi).

31. Wyjaśnij pojęcie okresu połowicznego rozpadu

okres połowicznego rozpadu jest to czas, po którym połowa pierwiastka ulega rozpadowi, a równocześnie o połowę zmniejsza się ilość wysyłanego promieniowania.

32. Podaj i omów pojęcie aktywności ośrodka promieniotwórczego.

Nie znalazłam ośrodka, wszędzie jest źródło :/

Aktywność źródła promieniotwórczego, A, całkowita liczba rozpadów promieniotwórczych jąder określonego źródła w jednostce czasu, dana wzorem A = - (dN/dt) = λN,

Gdzie:

λ - stała rozpadu

N - liczba jąder

t - czas rozpadu

Jednostką aktywności źródła promieniowania w układzie SI jest bekerel (Bq), dawniej używano jednostki kiur (Ci).

33. Kiedy mamy do czynienia z ruchem drgającym, a kiedy z ruchem harmonicznym?

34. Podaj cechy fali mechanicznej.

Fala mechaniczna jest to zaburzenie położenia cząstek, które przemieszcza się w ośrodku materialnym

Przyczyna falowania: wymuszone drgania (oscylacje) grupy cząstek

Drgania są przenoszone na kolejne cząstki przez oddziaływania między nimi

(siły sprężystości, siły tarcia)

Cząstki nie opuszczają swoich pozycji

35. Podaj określenie i przykłady fal podłużnych i fal poprzecznych.

Fala poprzeczna- fala, w której ruch poszczególnych punktów odbywa się w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali

fale poprzeczne: fale na wodzie, fale sejsmiczne poprzeczne- fale S,

Fala podłużna- fala, której ruch poszczególnych punktów odbywa się wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali

fale podłużne: fale sejsmiczne podłużne - fale P, sprężynka zgniatana i rozciągana, fale akustyczne

36. Fale akustyczne rozchodzą się w powietrzu z prędkością υ = 330 m/s. Oblicz, jaka jest długość fali dźwięku o częstotliwości f = 440 Hz.

υ = 330 m/s

f = 440 Hz

λ = ?

f =1/T [ 1/s = Hz]

υ = λ / T = λ * f

skoro

υ = λ * f

to po przekształceniu mamy, że:

λ = υ/ f

podstawiając do wzoru :

λ = 330 / 440 = 0,75 [ m/s / Hz = m/s / 1/s = m/s * s = m]

Odp.: λ = 0,75 m

37. Fale elektromagnetyczne rozchodzą się w powietrzu w prędkością równa w

przybliżeniu c = 3×108 m/s. Oblicz długość fali radiostacji nadającej audycje na

częstotliwości f = 100 MHz

υ = 3×10 ⁸ m/s

f = 100 MHz = 100 * 10 ⁶ Hz = 10 ⁸ Hz = 100 000 000 Hz

λ = ?

f = 1/T [ 1/s = Hz]

υ = λ / T = λ * f

skoro

υ = λ * f

to po przekształceniu mamy, że:

λ = υ / f

podstawiając do wzoru:

λ = 3 * 10 ⁸ / 10 ⁸ = 3 [m/s / Hz = m/s / 1/s = m/s * s = m ]

Odp.: λ= 3 m

---