Wymagania na zaliczenie wykładu z Fizyki - Studia niestacjonarne

Jaka jest różnica między położeniem a odległością?

Położenie przedmiotu jest jednoznacznie określone przez współrzędną punktu, w którym znajduje się środek geometryczny. podaje położenie przedmiotu względem początku układu współrzędnych, którego współrzędna
i nie zmienia się z upływem czasu.

Podać prędkość przedmiotu, którego położenie jest funkcją czasu

.

Naszkicować wykres prędkości przedmioty, którego położenie zależy do czasu

Podać wartość przyspieszenia przedmiotu w chwili t = 10 s jeżeli jego położenie

Musimy znaleźć pierwszą pochodną

, a następnie drugą pochodną
//Nie obliczone

Podać wartość i kierunek prędkości przedmiotu w chwili t = 5s rozpoczynającego spadek swobodny w chwili t = 0 z prędkością początkową
.

Nie wiem...

Jaką wysokość osiągnie przedmiot wyrzucony w górę z prędkością początkową

Ek = Ep
Ek = mV²/2
Ep = mgh, gdzie g -przyspieszenie ziemskie ≈ 10m/s²
mV²/2 = mgh /:mg

h=V²/2g

Wektor wodzący przedmiotu
, podać wektor prędkości i jego długość

Wektor wodzący:

Długość :
.

Prędkość:
.

Wektor wodzący przedmiotu
, podać wektor przyspieszenia i jego długość

Wektor wodzący:

Przyśpieszenie:
.

Długość wektora przyspieszenia
.

Znaleźć zasięg rzutu ukośnego z prędkością początkową
pod kątem

podstawiacie i jest ;]

Podać i objaśnić II prawo Newtona w oryginalnej postaci

II zasada dynamiki Newtona mówi, że ciało pod wpływem działania siły doznaje przyspieszenia, którego kierunek z zwrot jest zgodny z kierunkiem i zwrotem działającej siły, a wartość proporcjonalna do iloczynu wartości siły i masy ciała: a = F/m.

Kiedy nie jest prawdziwe II prawo Newtona w postaci
?

Jeżeli przedmiot nie ma tej samej masy podczas ruchu.

Podać i objaśnić prawo zachowania energii podczas swobodnego spadania

Zasada zachowania energii mechanicznej w rzeczywistych warunkach jest pewną idealizacją, bo w realnym świecie istnieje siła oporu powietrza, która powoduje, że ciało traci dodatkowo energię w postaci ciepła. Tak więc, w rzeczywistości kamień podrzucony do góry wyleci na wysokość mniejszą niż h = v2/2g, bo część jego energii kinetycznej zostanie rozproszona w postaci ciepła.

Obliczyć pracę potrzebną do podniesienia przedmiotu o masie 1,5 kg na wysokość 12m.

F=m*g =15 N
W=F*H= 15*12= 180 J

Podać elementarną definicję energii potencjalnej w polu siły

- proste ;] ;p

Objaśnić prawo leżące u podstaw działania silnika odrzutowego

Prawa zachowania pędu: W odosobnionym układzie ciał całkowity pęd układu pozostaje stały.

• Zderzenia doskonale sprężyste - w ich wyniku ciała nie odkształcają się wzajemnie, a ich energia mechaniczna przed zderzeniem i po zderzeniu pozostaje stała.

• Zderzenia doskonale niesprężyste - w ich wyniku ciała odkształcają się, a część energii mechanicznej zmienia się w chwili zderzenia w energię wewnętrzną. W tym rodzaju zdarzeń nie jest spełniona zasada zachowania energii mechanicznej.

Objaśnić wybrany przykład ruchu okresowego

Ruch periodyczny (okresowy) wtedy gdy ciało wraca do swojej pierwotnej pozycji po zrobieniu ruchu. np. zegary ziemia. do wyboru do koloru ;]]

Opisać ruch jednostajny po okręgu, podać wektory prędkości, przyspieszenia, kąt między nimi

Ruch ten określony jest przez:

• tor ruchu jest okręgiem,

• wartość prędkości jest stała.

Zwróć uwagę na słowa: "wartość prędkości". Prędkość jest wektorem, czyli oprócz wartości określa ją kierunek i zwrot, a te nie są stałe - jak to widać na rysunku. Obiekt poruszający się po okręgu, zajmując kolejno pozycje: A, B, C, D i wszystkie pośrenie, zmienia kierunek i zwrot prędkości. Kierunek jest zawsze prostopadły do promienia łączącego to położenie ze środkiem toru ruchu. Ten promień nazywa się promieniem wodzącym i został zaznaczony na rysunku. Można także powiedzieć, że wektor prędkości ma zawsze kierunek stycznej do toru ruchu w miejscu, w którym aktualnie znajduje się obiekt.

Przedstawić najprostszy model oscylatora harmonicznego

Wahadło matematyczne, fizyczne, masa na sprężynie.

Objaśnić zdanie „ładunek elektryczny jest skwantowany”

Ładunek elektryczny jest wielkością skwantowaną, oznacza to że każdy ładunek jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego, za który uznaje się ładunek elektronu.

Na czym polega generowanie ładunku przez indukcję

Każdy ładunek elektryczny wytwarza pole elektryczne. Pole elektryczne działa na każdy inny ładunek.Ciała zbudowane są z cząsteczek. W skład cząsteczek wchodzą atomy. Składnikami atomów są protony, neutrony i elektrony. Protony i elektrony są cząstkami posiadającymi ładunek elektryczny. Pole elektryczne zewnętrzne może spowodować w ciele przemieszczenie elektronów. Całkowity ładunek ciała pozostaje ten sam. 

A tak naprawdę to chodzi  o to, że trzeba przybliżyć albo ciało naelektryzowane, albo jakieś pole magnetyczne do przewodnika.

Podać i objaśnić możliwie ogólną postać prawa Coulomba

Prawo Coulomba mówi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

Podaj definicję i elementarny sposób pomiaru natężenia pola elektrycznego

W podobny sposób wprowadzamy pojęcie pola elektrycznego jako własności przestrzeni wokół naładowanego elektryczne przedmiotu. O obecności pola elektrycznego informuje nas siła działająca na ładunek elektryczny (pełni on rolę kamyka w polu grawitacyjnym). Natężenie pola elektrycznego jest równe sile działającej na jednostkowy ładunek próbny. Pole elektryczne wytwarzają ładunki elektryczne

Pomiar: Na małej metalowej kulce umieszczonej na początku układu wspł. jest ładunek Q.
. I umieszczamy drugi ładunek w odległości r. Znacznie mniejszy i z prawa Couloumba. Potem korzystając z definicji (E=F/q) obliczamy natężenie pola. Taram :D :)

Uzasadnij stwierdzenie, że źródłem pola elektrycznego są ładunki elektryczne

Zaletą koncepcji pola elektrycznego jest także możliwość graficznego przedstawienia sił działających w polu na ładunki oraz torów ruchu ładunków jeżeli pozwolimy im poruszać się swobodnie. Graficznym obrazem pola elektrycznego są linie sił pola, to znaczy linie w przestrzeni fizycznej, do których styczne w każdym punkcie mają kierunek wyznaczony przez wektory
. Jeżeli źródłem pola jest kilka ładunków to jego natężenie można obliczyć sumując natężenia pól wytworzonych przez każdy ładunek z osobna.

Prościej? (linie pola elektrycznego mogą rozpoczynać się i kończyć na ładunkach)

Opisz dipol elektryczny, naszkicuj linie sił pola elektrycznego wytworzonego przez dipol

Dipolem elektrycznym określa się układ dwu równych przeciwnego znaku ładunków q oddalonych od siebie o 1. Miarą dipola jest jego moment elektryczny pe=q*1.Dipol elektryczny tworzy para ładunków elektrycznych dodatni i ujemny znajdujących się w malej odległości od siebie i związanych ze sobą w jeden obiekt

Więcej na dole :D\/

Opisz i porównaj symetrię pola elektrycznego ładunku punktowego i dipola

Pole elektryczne ładunku punktowego jest polem centralnym czyli posiadającym symetrię centralno-kulistą, w przypadku ładunku dodatniego linie pola są liniami prostymi o początku w ładunku +, radialnie z niego wychodzącymi i biegnącymi w nieskończoność we wszystkich możliwych kierunkach z zachowaniem symetrii malejącej z odległością gęstości rozmieszczenia ( wiązka jednorodnie rozbieżna).

Dipol jest to układ 2 ładunków +Q i -Q o tej samej wartości, lecz przeciwnych znakach, linie pola E zaczynają się w ładunku plus, a kończą sie w ładunku minus,* linie pola są liniami zakrzywionymi o największej gęstości przy samych ładunkach, o przebiegu analogicznym do linii pola magnetycznego wokół magnesu sztabkowego demonstrowanego przy pomocy opiłków żelaznych

* pole E dipola posiada symetrię względem każdej płaszczyzny przechodzącej przez oba ładunki dipola, a tym samym również względem linii prostej przechodzącej przez te ładunki jako wspólnej krawędzi przecięcia się wyżej wspomnianych płaszczyzn.
* Natężenie E pola jest sumą geometryczną natężeń E₊ i E₋ pochodzących od tworzących dipol ładunków +Q i -Q

Opisz i uzasadnij właściwości pola elektrostatycznego wewnątrz i na powierzchni przewodnika

Dodatkowy ładunek wskutek odpychania między elektronami będzie się starał rozmieścić elektrony tak aby znalazły się jak najdalej od siebie. Zgromadzą się więc na powierzchni przewodnika przy czym ich liczba na jednostkę powierzchni będzie największa w miejscach wypukłości, wypustek na powierzchni, a mniejsza tam gdzie powierzchnia jest wklęsła.

Każdy ładunek umieszczony na obwodzie koła podlega takim samym oddziaływaniom ze strony pozostałych ładunków. Wobec tego ładunki zajmują pozycje równoważne, o równomiernym rozkładzie ładunku. Natężenie pola elektrycznego na powierzchni przewodnika jest prostopadłe do powierzchni.Mianowicie gdyby pole miało składową styczną do powierzchni to działałoby na elektrony siłą powodującą ich przemieszczenie wzdłuż powierzchni tak długo jak długo składowa styczna będzie równa różna od zera.

Podaj i objaśnij prawo Gaussa

Strumień natężenia pola elektrycznego, przenikający przez dowolną powierzchnię zamkniętą w jednorodnym środowisku o bezwzględnej przenikalności dielektrycznej ε, jest równy stosunkowi całkowitego ładunku znajdującego się wewnątrz tej powierzchni do wartości tejże przenikalności.
A objaśnić to ja nie umiem ;p

Wyprowadź wzór na natężenie pola elektrycznego wytworzonego przez ładunek punktowy

Nie wiem i się tego nie uczę bo to zabawa na wyższy stopień a ja chcę 3 lub 3,5.

Jaki jest związek między energią ładunku w polu a potencjałem pola?

E - energia ładunku w polu (energia elektrostatyczna)

V - potencjał pola elektrycznego [ V ]

q₀ - ładunek przesuwany w polu elektrycznym [ C ]

Naszkicuj linie sił pola i powierzchnie ekwipotencjalne między okładkami płaskiego kondensatora

Podaj i uzasadnij wyrażenie na energię zawartą w polu naładowanego kondensatora

, Aby to wyraźniej przedstawić, zapiszmy wzór  kondensatora płaskiego o polu powierzchni okładek S i odległości pomiędzy nimi d Wykorzystamy przy tym wzory:

Bla bla podstawienia w ciul itp. tyle starczy.

Podaj podobieństwa między przepływem wody w rurze i elektronów w drucie

Na przykład strumień wody w rurze wodociągowej jest miarą ilości wody przepływającej przez przekrój rury w jednej sekundzie, strumień ludzi przechodzących przez przejście podziemne w ciągu jednej sekundy. Okazuje się, że bardzo pożytecznym pojęciem jest strumień pola elektrycznego przez pewną powierzchnię. Jego definicja jest prawie taka sama jak definicja strumienia wody przepływającego rurą lub korytem rzeki. Rolę torów, po których poruszają się cząsteczki wody pełnią teraz linie sił pola elektrycznego. Jest zatem oczywiste, że strumień pola elektrycznego przepływający przez niewielką płaską powierzchnię będzie silnie zależał od kąta jaki tworzy kierunek prostopadły do powierzchni z kierunkiem linii sił pola. Na przykład jeżeli te dwa kierunki są do siebie prostopadłe to strumień jest równy zeru, a jest największy gdy te kierunki są do siebie równoległe. Jest także jasne, że im większe natężenie pola tym większy strumień (im większa prędkość wody tym więcej jej przepłynie przez przekrój w ciągu 1 sekundy).

Podaj źródła oporu elektrycznego metalu

Wartość oporu właściwego silnie zależy od własności mikroskopowych substancji, z których wynika rodzaj nośników prądu (ładunek i masa) oraz ich koncentracja (liczba nośników w jednostce objętości). W przewodnikach (metalach) nośnikami są elektrony. Ich koncentracja jest duża, tego rzędu co koncentracja atomów, stąd małe wartości oporu właściwego.

Opór właściwy metali rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Wg. najprostszego modelu zależność ta ma charakter liniowy, gdzie  jest temperaturowym współczynnikiem oporu.

Opór zależy ogólnie od:

· długości

·  przekroju,

· rodzaj przewodnika,

·  temperatury

Podaj i objaśnij znane ci wzory na moc prądu stałego

1 wzór : moc wydzielająca się przy przepływie przez przewodnik prądu o natężeniu I, przy napięciu U panującym na jego końcach

2 wzór, prawo oma: Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika.

Podaj wzór na moc prądu przemiennego oraz interpretację występujących w nim wielkości

Moc elektryczna w danym układzie jest proporcjonalna do iloczynu natężenia prądu i napięcia (jak również zależy od przesunięcia fazowego pomiędzy nimi):

I - natężenie prądu

U - Napięcie

cos(o) - przesunięcie fazowe pomiędzy I a U

Uzasadnij, że I prawo Kirchoffa jest konsekwencją prawa zachowania ładunku

Pierwsze prawo Kirchoffa: Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+) i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0. lub Suma natężeń prądów dopływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.
Innymi słowy mówi, że w dowolnym punkcie obwodu (w węźle) suma algebraiczna natężeń prądów stałych dopływających i odpływających do węzła równa się zeru. Natężenie prądów dopływających do węzła uważamy za dodatnie, natężenie prądów odpływających za ujemne. A wiec, w żadnym punkcie obwodu ładunki się nie gromadzą, nigdzie też nie giną, ani nie powstają. Ile ładunków do węzła dopływa, tyle w tym samym czasie z niego odpływa.

Napisz II prawo Kirchoffa do obwodu zawierającego ogniwo oraz dwa połączone równolegle oporniki

Drugie prawo Kirchoffa mówi nam, że suma algebraiczna sił elektromotorycznych (Ε) i spadków napięć w obwodzie zamkniętym jest równa zero.W poniższym obwodzie znane są napięcie źródła prądu - U, wartości oporów Ri , należy obliczyć natężenie prądu w obwodzie - I.

W lewym węźle zachodzi

I=I1+I2

W dwóch oczkach zachodzi kolejno

E-I1R1=0

E-I2R2=0

Z ostatnich dwóch równań wyliczamy
  i podstawiamy do pierwszego, otrzymując I=U/R1+U/R2. Zatem znamy natężenia wszystkich prądów.

Opisz zależność natężenia prądu od czasu w obwodzie RC od chwili zamknięcia obwodu

????

Objaśnij prawo indukcji Faraday'a, podaj przykłady urządzeń działających na jego podstawie

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya - wyraża relację pomiędzy zmianą wartości strumienia magnetycznego przechodzącego przez obszar objęty przez jego zamknięte pętle i pola elektrycznego wyindukowanego.

ΦB - strumień indukcji magnetycznej,

- szybkość zmiany strumienia indukcji magnetycznej,

B - indukcja magnetyczna.

Jednym z urządzeń , w których zostało wykorzystane zjawisko indukcji elektromagnetycznej jest transformator. Zbudowany jest on z rdzenia , na który zostały nawinięte dwie cewki.

Opisz budowę i działanie urządzenia wykorzystującego zjawisko indukcji wzajemnej

Zjawisko indukcji wzajemnej jest podstawą działania urządzeń do zmiany napięcia prądu zmiennego czyli transformatorów. Głównymi elementami transformatora są dwa uzwojenia (solenoidy) o różnej liczbie zwojów nawinięte na wspólnym rdzeniu. Jedno z uzwojeń o N₁ zwojach nazwiemy umownie pierwotnym, jest zasilane z zewnętrznego źródła prądu zmieniającego się harmonicznie z częstością w.  Zadaniem uzwojenia pierwotnego jest wytworzenie zmiennego w czasie strumienia pola magnetycznego Uzwojenie wtórne dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej staje się źródłem siły elektromotorycznej E₂. Znajdziemy związek między parametrami prądu w obydwu uzwojeniach w zależności od parametru uzwojeń, czyli liczby zwojów.

Jakie skutki wywołuje kondensator w obwodzie prądu przemiennego?

Gdy przez kondensator płynie prąd przemienny, wtedy część energii magazynowana jest w polu, odpowiednio magnetycznym lub elektrycznym. Wywołuje to spadek napięcia wprost proporcjonalny do iloczynu prądu i reaktancji. W przypadku obwodów prądu stałego nie mówi się o reaktancji, bowiem (pomijając stan nieustalony) cewka stanowi zwarcie, zaś kondensator przerwę w obwodzie.

Jakie skutki wywołuje solenoid w obwodzie prądu przemiennego?

Uzwojenie (solenoid) pod wpływem prądu zmiennego staje się aktywnym elementem obwodu elektrycznego. Samoindukcja powoduje powstanie w uzwojeniu siły elektromotorycznej danej wzorem :
która jest równa spadkowi napięcia na solenoidzie

Opisać właściwości prądu wzbudzonego w obwodzie LC, gdzie mógłby znaleźć zastosowanie?

Przez analogię do urządzeń mechanicznych wykonujących drgania (ruchy oscylacyjne), obwód LC nazywa się obwodem drgającym. Oczywiście to nie obwód wykonuje ruch drgający lecz ładunek elektryczny w obwodzie a  tym samym natężenie prądu. Podczas drgań ładunku, podobnie jak w urządzeniach mechanicznych zachodzi przepływ energii z jednej postaci w drugą. Jedną jest energia pola elektrycznego utworzonego między naładowanym okładkami kondensatora, drugą energia pola magnetycznego wytworzonego wewnątrz solenoidu podczas przepływu prądu przez niego. Obwód drgający, którego kondensator jest otwarty rozprasza energię elektromagnetyczną w postaci fal elektromagnetycznych. Potocznie antena.

Opisać różnice między własnościami funkcji
w obwodach LC i RLC

Dla LC : I0e(do iet)

Obwód LC jest dobrym modelem elektrycznego obwodu drgającego tylko wtedy gdy przewody są zbudowane z materiałów nadprzewodzących.

Realistyczny model drgających obwodów elektrycznych w odróżnieniu od LC zawiera trzeci składnik, którym jest opór omowy.

1

---