Fizyka 4 Ti

27.10.2020
Pierwszy dzisiejszy temat dotyczy “Rozszerzalności termicznej ciał” i w podręczniku znajduje się na stronach 111-113. Przygotowałem notatkę do tego tematu. Można też skorzystać z epodręcznika.
Rozszerzalność liniową stosuje się zasadniczo do opisu zachowania ciał stałych, dla których możemy określić wymiary liniowe. Zwykle zwraca się uwagę na szkody, które mogą być wywołane przez nadmierne rozszerzanie się lub kurczenie elementów konstrukcji. Natomiast tę właściwość ciał stałych powszechnie wykorzystuje się w praktyce. Najlepszym przykładem jest tu bimetal (ściśle rzecz biorąc: termobimetal). Znajdziemy go w każdym niemal żelazku, w bezpiecznikach zwłocznych, w termometrach bimetalicznych i wielu innych układach reagujących na zmiany temperatury.
Rozszerzalność objętościową stosuje się z kolei do opisu zachowania cieczy i gazów. O rozszerzalności gazów była mowa przy okazji omawiania przemian gazowych (przemiana izobaryczna: V ~ T). Rozszerzalność cieczy jest podstawą działania termometrów cieczowych. Cieczą termometryczną nie może być woda, która wykazuje anomalną rozszerzalność objętościową – najmniejszą objętość uzyskuje w temperaturze 4 oC. Ma to istotne znaczenie dla życia w wodach strefy umiarkowanej i zimnej. Taka woda ma największą gęstość i w okresie zimowym gromadzi się na dnie zbiorników wodnych, umożliwiając przeżycie zimy rybom i innym organizmom wodnym.

Zadanie:
Zbiornik termometru rtęciowego ma objętość 0,8 cm3. Oblicz, jaka musi być wewnętrzna średnica rurki tego termometru, aby kreski oznaczające kolejne stopnie przypadały w odstępach 2 mm. Współczynnik rozszerzalności objętościowej rtęci jest równy 1,8.10-4 K-1.

W ramach drugiej godziny realizujemy dziś temat “Transport energii przez przewodnictwo i konwekcję” (str. 114-119 w podręczniku). Obydwa zjawiska są związane z przenoszeniem energii wewnętrznej, ale w różny sposób: w przewodnictwie przekazywana jest energia kinetyczna bezpośrednio między cząsteczkami budującymi materię, natomiast w konwekcji energia wędruje wraz przemieszczającymi się gazami lub cieczami (konwekcja nie jest możliwa w ciałach stałych). O wpływie tych zjawisk na nasze życie i ich zastosowaniach przeczytacie zarówno w podręczniku, jak i w epodręczniku: tu i tu. Zachęcam, zagadnienia są opracowane dobrze i przystępnie. Do tej lekcji też przygotowałem notatkę. Oczywiście każdy może również sporządzić własną notatkę.

30.10.2020
Pierwszy dzisiejszy temat brzmi: “Makroskopowe skutki oddziaływań mikroskopowych w cieczach”. Jest to temat przypominający wiadomości z gimnazjum. Bardzo dobrze opracowany jest w epodręczniku. Przygotowałem krótką notatkę.
Warto wiedzieć, że omawiane dziś właściwości cieczy mają konkretne przełożenie na naszą codzienność. Parasol czy tropik namiotu nie przepuszcza wody dzięki błonie powierzchniowej, dzięki której kropelki wody w oczkach materiału pełnią rolę uszczelniającą. Ta sama błona powierzchniowa (wielkością fizyczną opisującą błonę powierzchniową jest napięcie powierzchniowe) utrudnia wypłukiwanie brudu przez wodę podczas prania; aby obniżyć napięcie powierzchniowe stosujemy mydła i detergenty.
Kapilarność ma skutki zarówno pożądane (tak na czasie: podsiąkanie stopionej parafiny w knocie świecy), jak i wysoce niepożądane (podsiąkanie wody w murach – stąd konieczność stosowania izolacji poziomej w budynkach).

Na drugiej godzinie zrealizujemy “Powtórzenie wiadomości z termodynamiki”. W ramach powtórzenia warto obejrzeć ten film. Autor mówi bardzo szybko, ale generalnie nie popełnia błędów.

Proszę rozwiązać następujące zadania:
1. Do wanny wlano 210 kg wody o temperaturze 10 oC. Ile wrzątku trzeba dolać do wanny, by otrzymać wodę o temperaturze 40 oC ?
2. Szklane naczynie, którego rozszerzalność cieplną zaniedbujemy, wypełnione jest całkowicie olejem o temperaturze 0 oC. Podczas ogrzewania oleju do temperatury 100 oC przez brzegi naczynia przelało się 6% oleju. Oblicz współczynnik rozszerzalności objętościowej tego oleju.
3. Przy stałej temperaturze równej 20 oC do butli o objętości 50 dm3 wpompowano 5 m3 powietrza. Jakie było ciśnienie powietrza w butli, jeśli przyjmiemy, że ciśnienie atmosferyczne jest równe 100 kPa ?

6.11.2020
Dziś kontynuujemy elektrostatykę rozpoczętą we wtorek; dzisiejszym tematem (dwugodzinnym) jest “Pole elektrostatyczne i jego natężenie”. W podręczniku temat jest na stronach 131-137. Przygotowałem notatkę z komentarzami do tego tematu. Filmową prezentację realizacji zasady superpozycji możecie obejrzeć tutaj.
Proszę rozwiązać zadanie 2 ze str. 137.

10.11.2020
Pierwszym dzisiejszym tematem jest “Rozkład ładunków elektrycznych w przewodniku”. W podręczniku zagadnienie przedstawione jest w tematach 9.3 i 9.4 (str. 138-144). Właściwie wszystko, co trzeba z tej lekcji wiedzieć, jest przedstawione na tym rysunku. Fakt, że największa gęstość ładunków elektrycznych występuje na ostrzach wykorzystano w praktyce w piorunochronach, maszynach elektrostatycznych, itp.
Szczególną uwagę należy zwrócić na to, że wewnątrz przewodnika nie występuje pole elektryczne. Jest to podstawą konstrukcji klatki Faradaya. Ta właściwość przewodnika jest niezależna od tego, czy przewodnik jest naelektryzowany, czy też ładunki na jego powierzchni zostały indukowane na skutek obecności zewnętrznego pola elektrycznego.
Inaczej jest wewnątrz izolatorów; w ich wnętrzu na skutek polaryzacji powstaje pole elektryczne przeciwne do pola zewnętrznego, ale to indukowane pole jest słabsze niż pole zewnętrzne. Zatem pole elektryczne wnika do wewnątrz izolatora.

Drugi dzisiejszy temat to “Praca w polu elektrostatycznym”. W podręczniku zagadnienie to mieści się w temacie 9.5, ale przedstawiony tam materiał obejmuje zakres trzech naszych lekcji. Informacje dotyczące tematu zamieściłem w notatce z obszernymi wyjaśnieniami.
Proszę rozwiązać zadanie 1/152 – proste zadanie, wystarczy podstawić do wzoru i policzyć.

UWAGA! Kolejne lekcje będą prowadzone przez komunikator. Proszę sprawdzać “zadanie domowe” w dzienniku elektronicznym.

30.11.2020
Zadanie na ocenę:
Proszę zrobić zadanie i rozwiązane (plik jpg, odt albo pdf) przesłać do dnia 6 grudnia na adres: a.fafara@zsstaszow.pl.