2,2

(1)

1

Karta pisemnego egz. (05 II 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. Zasady dynamiki Newtona; zasada zachowania pędu (22 pkt.). Proszę: A1) przedstawić drugą zasadę dynamiki Newtona (także z wykorzystaniem pojęcia pędu) dla pojedynczego ciała określając warunki jej stosowalności oraz znaczenia zastosowanych

w tekście odpowiedzi symboli i wielkości fizycznych (10 pkt.);

A2) wyprowadzić wzór na przyspieszenie a ciała o masie 3m ciągniętego po poziomej powierzchni ^ABsiłą o wartości F przyłożoną pod kątem α do

poziomu (patrz rys. obok), jeśli współczynnik tarcia pomiędzy blokiem i płaszczyzną poziomą wynosi f; g jest dane (4 pkt.); A3) sformułować zasadę zachowania pędu dla układu N ciał podając warunki, przy których zasada jest spełniona (6 pkt.); A4) podać wzór na

prędkość, którą będzie miało ciało o masie m i prędkości v po zderzeniu centralnym idealnie sprężystym ze spoczywającym ciałem o masie 2m; ws-ka: można skorzystać z zamieszczonych obok wzorów (2 pkt.).

2. Zasady zachowania (20 pkt.). Proszę: A1) podać, określając także warunki stosowalności, zasady zachowania: energii mechanicznej pojedynczego ciała (6 pkt.) oraz momentu pędu bryły sztywnej (4 pkt.), uwaga: należy wyjaśnić sens fizyczny zastosowanych symboli; A2) wyobrazić sobie, że z pokładu sondy spoczywającej na powierzchni Marsa (brak atmosfery)

rzucono ukośnie 3 kulki o różnych masach nadając im początkowe prędkości o równych wartościach, ale skierowane pod różnymi kątami do poziomu: α1 = 35ô, α2 = 48ôi α3 = 70ô. Proszę uzasadnić twierdzenie: Każda z kulek spadnie na powierzchnię Marsa z taką samą, co do wartości, prędkością (4 pkt.). A3) Nieruchomy

student siedzi (rys. A) na osi nieruchomego obrotowego stolika trzymając wirujące wokół pionowej osi (za którą trzyma oburącz) koło rowerowe wokół pionowej osi; proszę opisać, co się stanie się z układem z rys. A i dlaczego, gdy student obróci koło do pozycji przedstawionej na rys. B? (6 pkt.).

3. Fale mechaniczne (16 pkt.). Proszę: A1) podać definicję fali mechanicznej (2 pkt.);

A2) przedstawić sens fizyczny wzoru zapisanego w jednostkach SI ^{y x t}

(

^,

)

⁼^{10 sin 10}⁻⁶

(

⁵^{π −}^t ²⁰^π^x

)

reprezentującego podłużną falę sprężystą propagującą się w drucie metalowym (4 pkt.);

A3) podać sens fizyczny, wartości i wymiary wielkości fizycznych charakteryzujących powyższą falę oraz wyznaczyć wartość jej prędkości fazowej (10 pkt.).

( )

1 2 1 2 2

1

1 2

2 1 2 1 1

2

1 2

2 ,

2 v m m m v

V m m

v m m m v

V m m

− +

= +

− +

= +

(2)

2

A B

D C

V p

4. Elektrostatyka (20 pkt.). Proszę: A1) podać prawo Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni (4 pkt.); A2) wyznaczyć wartość strumienia pola elektrostatycznego przenikającego przez zamkniętą

powierzchnię Gaussa, pod którą znajdują się ładunki −2Q oraz 2Q, jeżeli dana jest przenikalność

elektryczna próżni ε0, uwaga podanie wyniku bez uzasadnienia zdyskwalifikuje odpowiedź (4 pkt);

A3) podać definicję pojemności elektrycznej (2 pkt.) oraz udowodnić, że

pojemność zastępczą C

baterii kondensatorów złożonej z n różnych kondensatorów połączonych szeregowo (patrz rys.

wyżej) wyraża się wzorem

1

1 1

n

i i

C = C

=

∑

(4 pkt.).

A4) Fotografia po lewej stronie przedstawia człowieka stojącego w klatce Faradaya, o którą uderzają minipioruny z generatora wysokich napięć (po lewej stronie fotografii); proszę wyjaśnić dlaczego mikropioruny nie wyrządzają krzywdy człowiekowi? (6 pkt.).

5. Termodynamika (22 pkt). A1) Proszę podać treść oraz sens fizyczny pierwszej (4 pkt.) i drugiej zasady termodynamiki (6 pkt.). A2) Na diagramie po prawej stronie przedstawiony jest cykl

zamknięty, który wykonuje gaz

idealny, wodór H₂. Znane są wartości pA, pB = 2pA, VA, VC = 2VA, stałej

gazowej R oraz TA, wykorzystując dane proszę podać wzór pozwalający wyznaczyć liczbę n moli wodoru (4 pkt.) oraz udowodnić – przedstawiając

wyprowadzenie – równość TD = 2TA. (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 w zakresie temperatur od 10 K do 100 K (4 pkt.).

Wrocław, 5 lutego 2018 W. Salejda Tabela obok przedstawia przeliczenie pkt. na ocenę z egzaminu powtórkowego, który 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 i wymienionych poniżej.

PEK_W01 – ma podstawową wiedzę o zasadach dynamiki Newtona ruchu postępowego i obrotowego, 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.

Liczba punktów N Ocena 61 < N = E + D ≤ 76 dostateczna 77 < N = E + D ≤ 86 plus dostateczna

86 < N = E + D dobra