Szeregowy układ R = 5,00 kΩ i C = 20,0 nF zasila idealne źródło o amplitudzie 3,00 V przy f = fg. W stanie ustalonym zmierzono napięcia osobno na R i na C, bez obciążania elementów. Oblicz ich amplitudy i fazy względem źródła. Narysuj sumę wektorów napięć. Sprawdź prawo oczek w chwilach t = 0 i t = T/8, jeśli uwe(t) = 3,00 V cos(ωt).
W nieobciążonym filtrze dolnoprzepustowym R = 2,00 kΩ. Przy f = 800 Hz zmierzono amplitudę wejścia 2,50 V i amplitudę wyjścia 1,50 V. Przyjmij idealne źródło, idealne R i C oraz sinusoidalny stan ustalony. Wyznacz C, fg i przewidywane przesunięcie fazowe. Wyjaśnij, dlaczego sam taki pomiar nie rozdzieliłby nieznanego R od nieznanego C.
Nieobciążony filtr dolnoprzepustowy ma R = 3,3 kΩ i C = 100 nF. Idealne źródło daje sinusoidę o napięciu skutecznym 4,00 V i częstotliwości f = fg/2. Przyjmij stan ustalony. Oblicz f, napięcie skuteczne wyjścia, fazę wyjścia względem wejścia oraz odstęp czasowy między odpowiadającymi maksimami. Sprawdź, czy otrzymany odstęp jest połową okresu.
Ten sam opornik i kondensator mogą prawie nie zmienić powolnej sinusoidy, a mocno osłabić szybką. O wyniku decydują częstotliwość oraz miejsce, z którego odczytujemy napięcie. Wyprowadzimy odpowiedź filtru i sprawdzimy, dlaczego suma amplitud napięć nie musi być amplitudą ich sumy.
W pudełku leży jednorodna, pełna próbka jednego z trzech metali wymienionych w tabeli. Ma masę 135 g i objętość 50,0 cm³. Chcemy ją następnie ogrzać od 20°C do 60°C. Skorzystaj z tablicy danych i karty wzorów poniżej; nie trzeba pamiętać właściwości metali.
W tym zadaniu traktujemy podane wartości jako stałe. Pomijamy rozszerzalność próbki, zmianę ciepła właściwego z temperaturą i straty energii do otoczenia. Nie zachodzi przemiana fazowa. Dane służą do obliczenia modelowego, bez analizy niepewności pomiaru.
Tablica danych do zadania
Metal
Gęstość ρ [kg/m³]
Ciepło właściwe c [J/(kg·K)]
Aluminium
2700
900
Miedź
8920
387
Żelazo
7860
452
Karta wzorów — wybierz potrzebne zależności
Zależność
Znaczenie symboli
\rho=\frac{m}{V}
ρ — średnia gęstość, m — masa, V — objętość
Q=mc\Delta T
Q — ciepło pobrane przez próbkę, c — stałe ciepło właściwe, ΔT — przyrost temperatury bez przemiany fazowej
p=\frac{F_\perp}{S}
p — średnie ciśnienie, F⊥ — siła prostopadła do powierzchni, S — pole tej powierzchni
Wybierz wzór pozwalający rozpoznać metal. Oblicz potrzebną wielkość w jednostkach zgodnych z tabelą i wskaż właściwy wiersz.
Z tego wiersza odczytaj ciepło właściwe. Wybierz odpowiednią zależność z karty i oblicz ciepło potrzebne do ogrzania próbki. Podaj wynik w J i kJ.
Uczeń podstawił do wzoru masę 135 i zmianę temperatury 313,15 K. Wyjaśnij osobno oba błędy.
Czy sam pomiar gęstości zawsze wystarcza do rozpoznania dowolnego rzeczywistego materiału? Wskaż założenie, które umożliwia wybór w tym zadaniu.
Sztywna tarcza obraca się jednostajnie wokół nieruchomej osi przechodzącej przez jej środek. W czasie 16,0 s wykonuje 24 pełne obroty. Punkt A leży na tarczy w odległości 20,0 cm od osi, a punkt B w odległości 10,0 cm. Punkty są trwale zaznaczone na tarczy. Obserwujemy ruch z nieruchomego układu laboratoryjnego; czas rozpędzania pomijamy.
Oblicz częstotliwość f w Hz, liczbę obrotów na minutę, okres T oraz wartość prędkości kątowej ω w rad/s.
Oblicz szybkość liniową punktu A oraz wartość jego przyspieszenia dośrodkowego. Podaj kierunki wektorów prędkości i przyspieszenia.
Które z wielkości f, T, ω, v i ad są takie same dla punktu B, a które się zmieniają? Oblicz zmienione wartości.
Uczeń twierdzi: „Tarcza obraca się jednostajnie, więc przyspieszenie punktu A wynosi zero”. Wyjaśnij, co pomylił.
Wyniki możesz zostawić najpierw z π, a dopiero na końcu zaokrąglić. Nie utożsamiaj obrotów na sekundę z radianami na sekundę.
Punkt P znajduje się przed nieprzezroczystym lustrem płaskim. Uczeń poprawnie narysował dwa promienie biegnące od P do punktów A i B na lustrze. Dalszą drogę zaznaczył liniami ciągłymi ze strzałkami za lustrem. W miejscu ich przecięcia ustawił ekran i stwierdził: „Tutaj otrzymam obraz punktu P”.
Czerwone odcinki przedstawiają pomysł ucznia. Sprawdź, czy mogą być drogami światła odbitego od nieprzezroczystego lustra. Powiększ rysunek
a) Popraw szkic. Dorysuj normalne w punktach A i B, dwa promienie odbite ze strzałkami oraz ich przedłużenia. Oznacz obraz punktu P jako P′.
b) Zaznacz, po której stronie lustra trzeba umieścić oko, aby widzieć obraz. Wyjaśnij, dlaczego na ekranie ustawionym za tym lustrem nie powstanie obraz P.
c) W innym doświadczeniu używamy płytki półprzepuszczalnej i dwóch jednakowych znaczników: jednego przed płytką, drugiego za nią. Wyjaśnij, do czego służy tylny znacznik i jak sprawdzić jego ustawienie, przesuwając głowę.
Teraz lustro leży na y = 0. Końce odcinka to A = (1, 2) cm i B = (4, 3) cm. Skonstruuj obraz odcinka. Dla B narysuj dwa promienie padające na punkty C = (2, 0) cm i D = (6, 0) cm, ich odbicia oraz przedłużenia. Czy należy zmienić znak x, czy y? Czy długość odcinka się zmienia?
Na siatce w centymetrach lustro leży na prostej x = 0, a punkt P w (−3, 2). Narysuj promienie padające z P na A = (0, 0) oraz B = (0, 4), ich odbicia i przedłużenia. Zaznacz strzałki i normalne. Wyznacz obraz P′ z przecięcia przedłużeń, a następnie sprawdź jego odległość od lustra.
Wiesz już, że obraz jest tak samo daleko za lustrem jak przedmiot przed nim. To dobry sprawdzian wyniku, ale jeszcze nie konstrukcja promieni. Narysujemy drogę światła i sprawdzimy, skąd bierze się położenie obrazu.
W próbie A listki były początkowo rozchylone. Po zbliżeniu potartej pałeczki bez kontaktu uczeń zapisał tylko „rozchylone”. W próbie B najpierw rozładował przyrząd, potem dotknął gałki pałeczką i również zapisał „rozchylone”. Czy taki zapis odróżnia elektryzowanie przez dotyk od rozdzielenia ładunku? Zaproponuj poprawione porównanie, w tym próbę kontrolną i sposób zapisu obserwacji.