Imię i nazwisko ………. Nr albumu:………….………..

A B

D C

V p

Karta pisemnego egz. (29 I 2018) do kursu Fizyka 1.3a dla studentów WPPT kier. Inż. Biom.

Imię i nazwisko ………. Nr albumu:………….………..

INSTRUKCJA: Proszę o czytelnie wpisanie w nagłówku swoich danych i udzielanie odpowiedzi na każde zagadnienie na oddzielnej, otrzymanej kartce formatu A-4, którą należy podpisać imieniem i nazwiskiem oraz dopisać nr. zagadnienia. Wyprowadzenia/zastosowane wzory należy koniecznie uzupełnić stosownymi komentarzami/wyjaśnieniami dotyczącymi znaczenia użytych symboli, wielkości fizycznych oraz jednostek miar. Podobnie odpowiedzi liczbowe/wyprowadzone wzory należy koniecznie opatrzyć stosownymi komentarzami/wyjaśnieniami wyżej opisanymi, których brak zdyskwalifikuje odpowiedź.

W zadaniach obliczeniowych wystarczy podać wzór z poprawnie podstawionymi danymi wraz z jednostkami miary bez konieczności wyznaczania wartości.

1. Termodynamika (22 pkt). A1) Proszę podać treść oraz sens fizyczny pierwszej (6 pkt.) i drugiej zasady termodynamiki (6 pkt.).

A2) Na diagramie obok po prawej stronie przedstawiony jest cykl zamknięty, który wykonuje gaz idealny, wodór H ₂ . Znane są wartości p A , p B = 2p A , V A , V C = 2V A

oraz T C . Proszę udowodnić – przedstawiając pisemne wyprowadzenie – równość T B = T C /2. (2 pkt.). A3) Diagram po lewej stronie ilustruje wyznaczoną doświadczalnie zależność molowej pojemności cieplnej C V wodoru od temperatury.

Proszę wyjaśnić – powołując się na odpowiednią zasadę fizyczną (2 pkt.) – prezentowane wyniki pomiarów (6 pkt.).

2. Zasady zachowania (23 pkt.). Proszę podać, określając jednocześnie warunki stosowalności, zasady zachowania: A1) energii mechanicznej pojedynczego ciała (5 pkt.); A2) pędu układu ciał (4 pkt.); A3) momentu pędu bryły sztywnej (8 pkt.). A4) Z wierzchołka wieży o wysokości H rzucono ukośnie 3 kulki o różnych masach. Początkowe prędkości kulek są równe co do wartości, ale skierowane pod różnymi kątami od poziomu, odpowiednio, α 1 = 30 ^o , α 2 = 45 ^o i α 3 = 60 ^o . Uzasadnij twierdzenie: Jeśli pominąć opory powietrza, to każda z kulek spadnie na ziemię z taką samą, co do wartości, prędkością (6 pkt.).

3. Fale mechaniczne (18 pkt.). Proszę: A1) podać definicję fali mechanicznej (3 pkt.); A2) określić konieczne warunki, których spełnienie zapewnia rozchodzenie się fali mechanicznej (2 pkt.);

A3) opisać sens fizyczny równania fali podłużnej ^{y x t} ( ^, ) ^{= 10 sin 2 − 4} ( ^{π − ⋅ t 2 10 − 2 π x} ) (4 pkt.) zapisanego w SI, propagującej się w naciągniętej strunie oraz wyznaczyć prędkość fazową tej fali (2 pkt.); A4) podać sens fizyczny i wymiary wielkości fizycznych charakteryzujących powyższą falę z A3), których wartości są użyte w równaniu tej fali (4 pkt.); A5) opisać co najmniej 3 różne zastosowania fal mechanicznych (3 pkt.).

4. Pole grawitacyjne (18 pkt.). Proszę: A1) podać definicję pola fizycznego (2 pkt.);

A2) scharakteryzować ilościowo pole grawitacyjne na zewnątrz jednorodnej kuli o masie M

i promieniu R za pomocą wielkości wektorowych i skalarnych (6 pkt.); A3) wyjaśnić dlaczego

prędkość polowa naszej planety krążącej wokół Słońca jest stała i jakie ma to konsekwencje dla

Ziemian (6 pkt.). A4) z bardzo dużej odległości od Ziemi zaczyna spadać na nią meteoryt pod

wpływem grawitacji. Proszę uzasadnić, że wejdzie w górne warstwy atmosfery z prędkością nie

mniejszą od wartości drugiej prędkości kosmicznej V = _II 2GM _Ziemi R _Ziemi (4 pkt.).

5. Elektrostatyka (19 pkt.). Proszę: A1) podać prawo Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni (6 pkt.); A2) pokazać, że wzór σ ( 2 ε 0 ) zadaje wartość natężenia pola elektrostatycznego, którego źródłem jest (patrz rys. po

lewej stronie) umieszczona w próżni naładowana jednorodnie z gęstością powierzchniową ładunku

elektrycznego σ duża płaska, cienka powierzchnia (4 pkt.); uwaga wyprowadzenie bez stosownych pisemnych komentarzy będzie dyskwalifikowało odpowiedź; A3) podać definicję pojemności elektrycznej (2 pkt.) oraz udowodnić, że pojemność zastępczą C baterii kondensatorów złożonej z n różnych kondensatorów połączonych równolegle (patrz rys. po prawej stronie) wyraża się wzorem

1 n

i i

C C

=

= ∑ (4 pkt.); A4) Opisać co najmniej 3 zastosowania kondensatorów (3 pkt.).

======================================================================================

6. Kopalnia dodatkowych punktów. Proszę: A1) przedstawić mechanizmy wymiany ciepła oraz podać wzór, określając znaczenie użytych symboli wielkości fizycznych, pozwalający oszacować moc z jaką ciało człowieka promieniuje energię cieplną (12 pkt.); A2) wyjaśnić cyrkulację mas powietrza atmosferycznego na ziemskiej półkuli północnej (6 pkt.); A3) opisać zjawisko osmozy (6 pkt.); A4) na wybranym przykładzie, przedstawić i wyjaśnić efekt Magnusa (6 pkt.).

Wrocław, 29 stycznia 2018 W. Salejda Egzamin ma za zadanie zweryfikowanie stopnia osiągnięcia przez uczestników wykładów wybranych – spośród założonych przedmiotowych efektów kształcenia – w zakresie wiedzy, zamieszczonych w karcie przedmiotu; www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/f13apl-ib.pdf.

PEK_W01 – ma podstawową wiedzę o zasadach dynamiki Newtona ruchu postępowego i obro- towego, metodach rozwiązywania równań ruchu oraz zastosowaniach zasad dynamiki w fizyce i praktyce inżynierskiej.

PEK_W02 – ma ugruntowaną wiedzę o zasadach zachowania pędu, energii mechanicznej, momentu pędu, warunkach ich poprawnego stosowania w fizyce i praktyce inżynierskiej.

PEK_W03 – ma uporządkowaną wiedzę o właściwościach pól grawitacyjnych, metodach ich ilościowego opisu oraz ruchu ciał w takich polach.

PEK_W04 – ma utrwaloną wiedzę o hydrostatyce i hydrodynamice płynów.

PEK_W05 – zna właściwości fizyczne ruchu drgającego i falowego, metody ilościowej charakterystyki drgań i fal oraz zastosowania ultradźwięków.

PEK_W06 – zna i rozumie podstawy termodynamiki fenomenologicznej, ma wiedzę o wybranych zagadnieniach termodynamiki statystycznej oraz o metodach stosowania tej wiedzy do analizy zjawisk i procesów termodynamicznych.

PEK_W07 – ma ugruntowaną wiedzę o właściwościach pól elektrostatycznych, stałego prądu

elektrycznego oraz o metodach zastosowania tej wiedzy do analizy zagadnień o charakterze

inżynierskim.