Zadanie 1. Air Force One.
Przeczytaj uważnie tekst:
Od września 1990 r w siłach powietrznych USA lata VC - 25 A (Boeing 747 - 200C) - najnowocześniejszy , a zarazem najdroższy samolot pasażerski świata.
Air Force One to specjalnie przebudowany Jumbo Jet, którym podróżują prezydenci USA.
Air Force One może latać w każdych warunkach atmosferycznych. Bez tankowania
w powietrzu pokonuje do 11500 km, zaś tankując w powietrzu może latać bez przerwy nawet tydzień. Z reguły lot odbywa się na wysokości około 11 tys. m z prędkością 900 km/h. Przyspieszenie ziemskie na tej wysokości wynosi 9,8 m/s2.
Prezydent z pokładu samolotu może porozumieć się z członkami Kongresu,
z pilotami samolotów bojowych lub dowódcami atomowych łodzi podwodnych. Wmontowane w konstrukcję samolotu różnego rodzaju przewody elektryczne instalacji pokładowej i systemów specjalnych mają razem ponad 380 km - dwa razy więcej niż
w typowym komunikacyjnym Boeingu 747.
Pusty Air Force One waży około 220 t, a po zatankowaniu 200 tys. litrów paliwa jego masa dochodzi do 370 t. Długość samolotu wynosi 71 m, rozpiętość skrzydeł 60 m,
a usterzenie ogonowe o wysokości 19 m sięga szóstego piętra typowego domu.
Opierając się na danych zawartych w tekście, wykonaj poniższe polecenia:
Uzasadnij pogląd, że opisanemu w tekście samolotowi wystarczy 1 dodatkowe, pełne tankowanie w powietrzu, aby latał bez przerwy przez 1 dobę.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Oblicz, jaki procent energii mechanicznej tego samolotu na typowej dla niego wysokości, stanowi jego energia potencjalna.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Wykaż, że gęstość paliwa jest o ¼ mniejsza od gęstości wody?
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Sprawdź, czy prawdą jest, że opór elektryczny przewodów instalacji pokładowej i systemów specjalnych w Air Force One jest dwa razy większy od oporu analogicznych przewodów w typowym komunikacyjnym Boeingu 747.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Zadanie 2. Rezystor.
Do opornika o nieznanym oporze Rx podłączano napięcie stałe o różnych wartościach, mierząc za każdym razem natężenie prądu płynącego przez opornik. Dokładność pomiarów natężenia prądu wynosiła ΔI= 0,5 mA. W tabeli poniżej zamieszczono wyniki pomiarów.
U [V] |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
I [mA] |
17,4 |
33.8 |
53 |
70,8 |
88,1 |
106 |
125 |
142,4 |
159,5 |
177,5 |
197,2 |
220 |
Rx [Ω] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rx − Rśr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uzupełnij trzeci wiersz powyższej tabeli oraz oblicz średnią wartość (Rśr) oporu Rx. Wyniki podaj w Ω, z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Oblicz maksymalny procentowy błąd pomiaru. Uzupełnij i wykorzystaj do tego celu ostatni wiersz tabeli.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Korzystając z wyników pomiarów zamieszczonych w tabeli, narysuj wykres zależności natężenia prądu płynącego przez opornik Rx od wartości napięcia zasilania.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Wykorzystując znane prawa fizyczne i otrzymany wykres przedstaw oraz uzasadnij
równanie opisujące otrzymaną zależność.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Na podstawie wykresu, oblicz opór opornika razem z jednostką z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Porównaj otrzymany w punkcie 2.5 wynik, z wartością średnią obliczoną w punkcie 2.2. Oceń, która z metod wyznaczenia oporu jest bardziej dokładna. Odpowiedź uzasadnij.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Szeregowo z opornikiem Rx połączono drugi taki sam opornik i powtórzono pomiary dla tych samych wartości napięcia zasilania. Jakich wartości natężenia prądu należy się spodziewać? Uzasadnij odpowiedź.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Zadanie 3. Butelka.
Pustą butelkę o pojemności 1 litra wykonaną ze szkła o niewielkiej rozszerzalności cieplnej szczelnie zamknięto w temperaturze 20°C, przy ciśnieniu atmosferycznym wynoszącym 1000 hPa i zanurzono w naczyniu z wodą o temperaturze 20°C, po czym zaczęto ogrzewać wodę. Na podstawie pomiarów temperatury wody sporządzono wykres:
Jak zmieniały się parametry: ciśnienie, temperatura, objętość i gęstość, charakteryzujące stan powietrza w butelce w ciągu pierwszych 6 minut? Odpowiedź uzasadnij.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Oblicz wartość ciśnienia powietrza w butelce w temperaturze 80°C.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Wykorzystując dane z treści zadania i obliczenia w punkcie 3.2 sporządź wykres zależności ciśnienia w butelce od czasu dla pierwszych 6 minut ogrzewania.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Określ wzór funkcji opisującej zależność ciśnienia p w butelce (wyrażonego w hPa) od czasu ogrzewania t ∈ (0 min., 6 min.).
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Czy dysponując grzałką o maksymalnej mocy 3 kW można odtworzyć opisane
na początku zadania doświadczenie, jeżeli w naczyniu było 5 litrów wody?
Odpowiedź uzasadnij obliczeniami i komentarzem.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Zadanie 4. Jowisz.
Wykres przedstawia zależność natężenia pola grawitacyjnego od odległości od środka planety Jowisz.
Korzystając z danych odczytanych z wykresu wykonaj poniższe polecenia.
Oszacuj, ile razy promień Jowisza jest większy od promienia Ziemi.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Oszacuj przyspieszenie grawitacyjne ciał w pobliżu powierzchni Jowisza i porównaj je
z przyspieszeniem grawitacyjnym ciał przy powierzchni Ziemi.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Oblicz masę Jowisza i oszacuj, ile razy jest ona większa od masy Ziemi.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
Nie korzystając z prawa powszechnego ciążenia, oszacuj siłę wzajemnego oddziaływania Jowisza i sondy kosmicznej o masie 20 ton znajdującej się w odległości 150 tys. km od jego środka.
Liczba punktów: |
maksymalna: 2 |
uzyskana: |
Oblicz energię potencjalną sondy na wysokości 78,6 tys. km od powierzchni Jowisza.
Liczba punktów: |
maksymalna: 3 |
uzyskana: |
ZAKOŃCZYŁEŚ / ZAKOŃCZYŁAŚ ROZWIĄZYWANIE ARKUSZA 2.
BRUDNOPIS
(ta strona nie będzie sprawdzana przez egzaminatora)
ARKUSZ 2
12
ARKUSZ 2
1