! X dlaIrokuWydziałuInżynieriiŚrodowiskaIIItermin EGZAMINTESTOWYZFIZYKI5VII2007

(1)

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 5 VII 2007 _nazwisko^{Imię i} . . . . dla I roku Wydziału Inżynierii Środowiska III termin ^Wydział,i nr albumu^rok . . . .

wersja

X

TT TT

!

Arkusz testowy należy podpisać na obu stronach imieniem, nazwiskiem i numerem albumu.

Odpowiedzi (litery A, B, C lub D) należy wpisywać do kratek u dołu każdej strony. Na arkuszu nie wolno robić żadnych innych znaków! Do pomocniczych obliczeń służy przydzielona kartka.

Uwaga: Wśród pytań testowych znajduje się 6 tematów/zagadnień, spośród których na 3 należy udzielić wyczerpujących odpowiedzi pisemnych na dodatkowych kartkach.

Wskazanie poprawnej odpowiedzi = +2 pkt, błędna odpowiedź = −1 pkt.

Wybrane stałe ﬁzyczne: g ≈ 10 m/s², π ≈ 3, N^A≈ 6 · 10²³mol⁻¹, R ≈ 8,3 J/(mol K).

1. Zasady dynamiki Newtona: masa, siła, równanie ruchu, tarcie. Całkowanie równań ruchu: ruch pod wpływem stałej siły; swobodny spadek pod działaniem siły grawitacji i siły oporu Foporu= a · v + b · v².

(A) Odp. pisemna; (B) Odp. pisemna; (C) Odp. pisemna; (D) Odp. pisemna.

2. Zasady zachowania: energii mechanicznej, pędu i momentu pędu. Przykłady zastosowań.

3. Zasady termodynamiki: zerowa (rodzaje skal temperatur, rodzaje termometrów), pierwsza (przemiany gazu idealnego) i druga (przykłady zastosowań).

4. Ruch falowy: deﬁnicja i rodzaje fal, równanie fali monochromatycznej, wielkości opisujące falę, prędkości związane z ruchem falowym. Różniczkowe równanie fali, prędkość fali: a) poprzecznej w naciągniętej strunie;

b) poprzecznej i podłużnej w pręcie; c) sprężystych w objętości ciał stałych i płynów, oraz ich związek z właściwościami sprężystymi tych ośrodków.

5. Statyka i dynamika płynów — ciśnienie hydrostatyczne, prawa Pascala i Archimedesa, napięcie powierzch- niowe i efekty nim wywołane; dynamika płynów: rodzaje przepływów, płyn idealny, równania: ciągłości i Bernoulliego, przykładowe zastosowania, lepkość cieczy i efekty nim wywołane, ruch kulki w ośrodku lep- kim.

6. Ruch obrotowy bryły sztywnej: kinematyczne wielkości kątowe i liniowe, moment siły i pędu punktu. ma- terialnego i bryły, II zasada dynamiki ruchu obrotowego, ruch obrotowy jednostajnie zmienny, energia kinetyczna ruchu obrotowego, praca i moc w ruchu obrotowym; zjawisko precesji, przykłady ruchu i dynamiki bryły sztywnej, ruch postępowo-obrotowy brył po równi pochyłej.

7. Lech grający na ﬂecie, który wydaje dźwięk o częstotliwości f , zbliża się od nieruchomego Jarka z prędko- ścią u. Jeśli prędkość dźwięku wynosi v, to Jarek słyszy dźwięk o częstotliwości:

(A) f · v/(v − u); (B) f · (v + u)/(v − u); (C) f · (v + u)/v; (D) f · v/(v + u).

8. Dźwięk o poziomie natężenia 140 dB ma natężenie:

(A) 10²W/m²; (B) 10⁻²W/m²; (C) 10⁻⁴W/m²; (D) 10⁴W/m². 9. Wyrażenie y(x,t) = 3 · 10⁻⁴sin(8t − 400 · π · x) przedstawia w jednostkach SI falę o:

(A) λ = 5 mm; (B) T = (1/4) s; (C) c = (1/50) m/s; (D) c = 50 m/s.

10. Dźwięk o prędkości 340 m/s pada prostopadle na ścianę wywierając na nią średnie ciśnienie 2,94 · 10⁻⁹Pa.

Jeśli dźwięk jest całkowicie absorbowany przez ścianę, to jego średnia intensywność hIi jest równa:

(A) 10⁻⁶W/m²; (B) 10⁻⁴W/m²; (C) 10⁻⁸W/m²; (D) 10⁻⁵W/m².

11. Ciało o masie M porusza się po linii prostej. Wykres zależności drogi przebytej przez to ciało od czasu jest parabolą. Na ciało to działa wypadkowa siła o wartości:

(A) stałej; (B) równej 0 N; (C) malejącej; (D) rosnącej.

12. Ciało spadło swobodnie z wysokości H0 = 25 m i po odbiciu od poziomej powierzchni wzniosło się na wysokość 8 m. Po odbiciu miało prędkość równą:

(A) √

160 m/s; (B) √

500 m/s; (C) 50 m/s; (D) 25 m/s.

13. Z dachu budynku Poltegor wyrzucono kolejno pod różnymi kątami 5 identycznych metalowych kul nadając im te same wartości prędkości. Wielkością niezależną od kąta wyrzutu kul jest:

(A) energia mechaniczna kul; (C) zasięg ruchu każdej kuli;

(B) czas ruchu każdej z kul; (D) tor ruchu każdej kuli.

(2)

14. Gaz idealny w ilości n = 12 moli o 3 stopniach swobody poddano izobarycznemu rozprężaniu od stanu (T1 = 300 K, V1= 250 dm³, P1) do (T2, V2 = 500 dm³, P1). Wartość T2 oraz ilość ciepła wymienionego przez gaz z otoczeniem są równe odpowiednio:

(A) 600 K i 74,7 kJ; (B) 900 K i 149,4 kJ; (C) 500 K i 656 kJ; (D) 400 K i 54,5 kJ.

15. Funkcja rozkładu Maxwella: f (v) = C · v²· exp[−mv²/(2kB· T )]). Prędkość najbardziej prawdopodobna v^p ruchu cieplnego cząsteczek gazu idealnego jest równa:

(A) ^p2k_BT /m; (B) ^p3k_BT /m; (C)^pπk_BT /m; (D) ^p2πk_BT /m.

16. Wagi statystyczne Ω1, Ω2, Ω3, Ω4 i Ω5 pięciu makrostanów S1, S2, S3, S4 i S5 pewnego układu termody- namicznego wynoszą odpowiednio Ω1 = 2⁸⁷, Ω2 = 2⁵⁴, Ω3 = 2⁷⁶, Ω4 = 2⁸²i Ω5 = 2⁶¹. Układ ten nie może samoistnie przejść następującego ciągu makrostanów:

(A) S2 → S³ → S⁵; (B) S2 → S⁵ → S³; (C) S5 → S³ → S¹; (D) S2 → S³ → S⁴. 17. Ciało o masie m umieszczone na biegunie południowym i wyrzucono pionowo do góry nadając mu dużą

prędkość V . Jeśli M – masa Ziemi, R jej promień, to grawitacyjna energia tego ciała jest równa:

(A) mV²/2 − GMm/R; (B) MV²/2 − GMm/R; (C) mV²/2 − GmM/R²; (D)

pmV²/2 − GMm/R². 18. Sto hektopaskali to ciśnienie równe:

(A) 10⁴Pa; (B) 10⁵Pa; (C) 10⁶Pa; (D) 10²Pa.

19. Parametryczne równania toru ciała o masie M : x(t) = 3·A·t²/2 oraz y(t) = A·sin(ωt). Po czasie t = 6π/(3ω) wektor prędkości ciała ma składowe v_x i v_y równe:

(A) vx= 6 · A · π/ω i v^y = A · ω; (C) vx = 3 · A · π/ω i v^y = A · ω/2;

(B) v_x= 36M · A · π/ω i vy = M · A · ω/2; (D) v_x= 24π/ω i v_y = A · ω.

20. W układzie SI wielkością podstawową nie jest:

(A) pęd; (B) masa; (C) temperatura; (D) czas.

21. Teletubisie Tinky Winky i Laa-Laa o masach MTW i MLL = 2 · M^TW stoją nieruchomo trzymając się za ręce na idealnie gładkiej powierzchni. W pewnym momencie Laa-Laa odpycha od siebie Tinky Winky. Po rozdzieleniu pęd Tinky Winky wynosi P_TW a Laa-Laa P_LL. Prawdą jest, że:

(A) PLL= −P^TW; (B) 3 · P^LL= PTW; (C) PLL= PTW; (D) 2 · P^LL= −P^TW. 22. Teletubisie Tinky Winky i Laa-Laa o masach MTWi MLL= 3·M^TW stoją nieruchomo trzymając się za ręce

na idealnie gładkiej powierzchni. W pewnym momencie Laa-Laa odpycha od siebie Tinky Winky w wyniku czego pęd Laa-Laa wynosi PLL. Praca włożona w rozdzielenie teletubisiów jest równa:

(A) 2 · P²LL/M_LL; (B) 2,5 · P²LL/M_LL; (C) 5P²_TW/M_TW; (D) 7 · P²TW/M_TW.

23. Teletubisie Tinky Winky i Laa-Laa o masach M_TW i M_LL = 2 · MTW siedzą nieruchomo na poziomej jednorodnej belce o długości L = 4 m podpartej w środku. Jeśli Tinky Winky siedzi w odległości l_TW = 0,8 m od środka belki, to Laa-Laa dzieli od środka belki odległość równa:

(A) 0,4 m; (B) 1,6 m; (C) 1,2 m; (D) 0,8 m.

24. Na brzegu obracającej się bez tarcia w płaszczyźnie poziomej z prędkością kątową ω = 2,2 rad/s tarczę o mo- mencie bezwładności I siedzi Tinky Winky. Jeśli promień tarczy wynosi R, a masa Tinky Winky I/(4R²), to prędkość kątowa tarczy po nagłym zeskoczeniu Tinky Winky z tarczy jest równa:

(A) (11/4) rad/s; (B) (5π/4) rad/s; (C) 2,6 rad/s; (D) 3,2 rad/s.

25. Przypuśćmy, że stała grawitacji nagle zmalała n razy a prędkość ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca nie uległa zmianie. Promień kołowej orbity Ziemi powinien wówczas zmaleć:

(A) n razy; (B) n² razy; (C) 2n razy ; (D) (√

n) razy.

26. Ciało spadające swobodnie z pewnej wysokości na półkuli południowe odchyli się od pionu w kierunku:

(A) wsch.; (B) płd.–wsch.; (C) płn.–wsch.; (D) zach.

27. Gaz idealny o pięciu stopniach swobody w ilości 5 moli temperaturze T = 690 K poddano adiabatycznemu rozprężaniu. Gaz wykonał przy tym pracę równą 1380 J. Zmiana energii wewnętrznej ∆U oraz entropii ∆S w tej przemianie są równe odpowiednio:

(A) −1390 J i 0 J/K; (B) −1390 J i 2,0 J/K; (C) 1390 J i 0 J/K; (D) 1390 J i 2,0 J/K.

Wrocław, 5 VII 2007 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr

Pytanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Odpowiedź