Pytania z fizyki II semestr "Cosinus"

FIZYKA PYTANIA NA EGZAMIN

1.CO TO SĄ INFRADZWIĘKI I ULTRADZWIĘKI?
trochę nieścisłe twierdzenie, gdyż przy dostatecznie wysokich poziomach ciśnienia akustycznego infradźwięki odbierane są przez ucho i układ przedsionkowy. W niektórych opracowaniach górna granica infradźwięków wynosi 16 Hz. Ostatecznie ta rozbieżność została uporządkowana poprzez wprowadzenie odpowiednich norm:
według polskiej normy PN-86/N-01338 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 2 Hz do 16 Hz,
według ISO 7196 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 1 Hz do 20 Hz.

Zgodnie z normą PN-86/N-01338, w odniesieniu do infradźwięków sztucznego pochodzenia, wprowadzono pojęcie hałasu infradźwiękowego oraz hałasu niskoczęstotliwościowego.

2.PRÓG SŁYSZALNOŚCI I PRÓG BÓLU?
próg słyszalności – najmniejsza wywołująca wrażenie słuchowe,
próg bólu – przy której ucho odczuwa wrażenie bólu,
próg podniety, próg pobudliwości, najmniejsze natężenie bodźca:
w psychologii: konieczne do wywołania określonej reakcji,
w fizjologii: wywołujące dostrzegalną reakcję drażnionej komórki,
próg rentowności – cena pokrywająca poniesione koszty,
próg ubóstwa – w USA odpowiednik minimum socjalnego,
redan – próg w podwodnej części ślizgacza.

3.ENERGIA
Pojęcie energii jest fundamentalne dla całej fizyki. Właściwie trudno jest wymyślić inną wielkość o podobnie dużym znaczeniu. Energia łączy ona ze sobą różne zjawiska i procesy - jest jakby wspólnym mianownikiem pozwalającym porównywać ze sobą przemiany chemiczne, cieplne i elektryczne, promieniowanie, i ruch dużych obiektów, grawitację, i rozpady cząstek elementarnych. Inną bardzo użyteczną cechą energii jest to, że choć w wielu sytuacjach nie sposób jest dokładnie określić jakie siły wpływają na zachowanie się obiektów, to podejście energetyczne umożliwia „obsługę” matematyczną tych zjawisk - bo choć nie znamy szczegółów, to przy znajomości energii możemy przewidzieć wiele cech wyniku końcowego. Wszystko to razem sprawia, że w dzisiejszej fizyce bez energii „ani rusz”

4.CZYM JEST DZWIĘK?
po pierwsze dźwięk jest falą - więcej o falach znajduje się w dziale Fale

Tu dla przypomnienia podam tylko, że falę stanowi rozchodzące się w ośrodku zaburzenie, zmiany jakiejś wielkości..


obszary o większej gęstości powietrza mają ciemny odcień, a obszary rozrzedzeń - jasny.
Tym co zmienia się (zaburza) w przypadku dźwięku,
rozchodzącego się w powietrzu, czy wodzie jest gęstość i ciśnienie ośrodka.

Gdyby fali dźwiękowej przyjrzeć się dokładniej (jakby ją "sfotografować"), to dałoby się zobaczyć, że stanowią go cykliczne zgęszczenia i rozrzedzenia powietrza. Te obszary zagęszczeń i rozrzedzeń przesuwają się z prędkością dźwięku w pewnym kierunku, i jeżeli tak się zdarzy - mogą wpaść do czyjegoś ucha i wywołać w nim wrażenie dźwięku.

Dźwięk rozchodzący się w płynach (w powietrzu, w wodzie) jest falą podłużną. Oznacza to, że kierunek zgęszczania się i rozrzedzania się cząsteczek jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali.

5.OMÓW BUDOWE ATOMU.
Główne części każdego atomu to jądro atomowe i elektrony przemieszczające się wokół niego po orbitach. Przestrzeń, w której poruszają się elektrony nazywa się strefą elektronową. Średnica jądra atomowego to zaledwie 1/10000 średnicy całego atomu.
Jądro zwiera dwa rodzaje cząstek elementarnych: protony i neutrony. Masa neutronu jest w przybliżeniu równa masie protonu. Masa całego atomu zleży wyłącznie od masy jądra atomowego, czyli o sumy mas neutronów i protonów w tym jądrze.
Atom jako całość jest układem trwałym. Pomiędzy protonami i elektronami występują jednoczesne siły przyciągani spowodowane tym iż maja one różnoimienne ładunki elektryczne. Protony obdarzone są dodatnim a elektrony ujemnym ładunkiem elektrycznym. Liczba protonów w jądrze równa jest liczbie elektronów krążących wokół jądra, dlatego atom jako całość jest elektrycznie obojętny.

6.PODAJ 3 SPOSOBY PRZENOSZENIA CIEPŁA.
Doświadczenie poucza, że pomiędzy ciałami ogrzanymi do różnych temperatur zachodzi
wymiana ciepła, czyli transport energii. Ciało o wyższej temperaturze traci ciepło, a ciało o niższej
temperaturze je zyskuje. Wymiana ta trwa tak długo, dopóki temperatury obu ciał nie zrównają się.
Znamy trzy sposoby wymiany (przenoszenia) ciepła, a mianowicie:
a)
przez prądy konwekcyjne (unoszenie ciepła)
b)
przez promieniowanie
c)
przez przewodzenie.

7.WYJAŚNIJ MECHANIZM SŁYSZENIA.
W uchu znajdują się narządy dwóch różnych zmysłów - słuchu i równowagi. Narząd słuchu tkwi głęboko w kości czaszki, w związku z tym przekazywanie fal głosowych do komórek zmysłowych wymaga wielu dodatkowych urządzeń.

Słyszenie polega na odbiorze bodźców akustycznych, inaczej słuchowych znajdujących się w otaczającej rzeczywistości oraz przekazaniu ich do odpowiedniej partii komórek nerwowych w płacie skroniowym kory mózgowej, zwanym ośrodkiem słuchowym. Tam powstają wrażenia i spostrzeżenia słuchowe. Bodźce akustyczne zwane dźwiękami tworzone są przez fale powietrza wywołane przez przedmioty drgające. Receptory słuchowe, które znajdują się w części wewnętrznej ucha reagują na bodźce w wyniku czego powstają słabe impulsy elektryczne przenoszone przez nerwy słuchowe do ośrodka nerwowego. Ucho jest częścią odbiorczą narządu słuchu. Składa się z ucha zewnętrznego, środkowego i wewnętrznego.
8.I PRAWO KIRCHHOFFA W PRZEWODNIKACH NATĘŻENIA.
pierwsze prawo Kirchhoffa mówi, iż suma algebraiczna prądów przepływających przez wszystkie przewody w sieci łączące się w jednym punkcie jest równa zeru.

9. ENERGIA WEWNĘTRZNA.
Energia wewnętrzna jest to jakby suma energii ciała oddana do dyspozycji zjawisk cieplnych. Składa się ona więc przede wszystkim z energii kinetycznej ruchu cząsteczek (czyli od temperatury) oraz energii wiązań międzycząsteczkowych.
Energia wewnętrzna ma ścisły związek z temperaturą - im większa jest energia wewnętrzna, tym większa będzie temperatura ciała.

Dla rozrzedzonych gazów jest to zależność ścisła - temperatura wzrasta dokładnie w takim stopniu jak energia wewnętrzna.

10 PRAWO INDUKCJI FARADAYA.
Prawo Faradaya
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na powstawaniu prądów elektrycznych w zamkniętym obwodzie podczas przemieszczania się względem siebie źródła pola magnetycznego i tego zamkniętego obwodu. Mówimy, że w obwodzie jest indukwana siła elektromotoryczna (SEM indukcji), która wywołuje przepływ prądu indukcyjnego.
Prawo indukcji Faradaya stosuje się do trzech różnych sytuacji fizycznych:
- Nieruchoma pętla, względem której porusza się źródło pola magnetycznego (mamy tzw. elektryczną SEM).
- Przewód w kształcie pętli porusza się w obszarze pola magnetycznego (magnetycz-na SEM).
- Nieruchoma pętla i nieruchome źródło pola magnetycznego lecz zmienia się prąd, który jest źródłem pola magnetycznego (także elektryczna SEM).

Na podstawie obserwacji Faraday doszedł do wniosku, że czynnikiem decydującym jest szybkość zmian strumienia magnetycznego. Ilościowy związek przedstawia prawo Faradaya:

11.SIŁA ELEKTROMOTORYCZNA.
OMOTORYCZNA , SEM, E
napięcie (różnica potencjałów) na zaciskach źródła prądu, gdy obwód jest otwarty (prąd nie płynie); w obwodzie z prądem s.e. jest równa stosunkowi mocy chwilowej wydzielanej przez źródło do natężenia prądu: E=P/i; jednostką s.e. jest wolt (1V); w zależności od sposobu wytwarzania rozróżnia się s.e. indukowaną, termoelektryczną, stykową, itp.; w zależności od zmian w czasie s.e. może być stała lub zmienna (np. sinusoidalnie); do wytwarzania s.e. stałej służą ogniwa, akumulatory, s.e. zmiennej - generatory; gdy ze źródła pobierany jest prąd elektr., to jego s.e. E=U+iRw (U - napięcie na zaciskach źródła, Rw - opór wewnętrzny źródła).

12.DWA PRAWA MAXWELLA
Pierwsze prawo Maxwella
Zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne. Cyrkulacja wektora natężenia pola elektrycznego jest równa szybkości zmian strumienia pola magnetycznego.



Drugie prawo Maxwella
Pole magnetyczne wytwarzane jest przez prąd elektryczny, jak również przez zmienne pole elektryczne. (Cyrkulacja wektora indukcji pola magnetycznego po krzywej zamkniętej jest równa sumie natężenia prądu elektrycznego przenikającego przez powierzchnię rozpiętą na tej krzywej, pomnożonemu przez współczynnik przenikalności magnetycznej próżni oraz szybkości zmiany strumienia pola elektrycznego, przechodzącego przez tę powierzchnię pomnożonej przez iloczyn współczynnika przenikalności elektrycznej i magnetycznej próżni).



13.FALA ELEKTROMAGNETYCZNA
Falę elektromagnetyczną (także świetlną - patrz ew. rozdział Czym jest światło?) stanowią zmienne w czasie i powiązane ze sobą pola elektryczne i magnetyczne.
Przyczyną powstawania fal elektromagnetycznych jest fakt, że zmiana pola elektrycznego w jednym punkcie powoduje zawsze powstanie nowego pola elektromagnetycznego w sąsiedztwie, co z kolei spowoduje powstanie kolejnego pola elektromagnetycznego dalej itd...
Falami elektromagnetycznymi są m.in. fale radiowe, mikrofalowe, świetlne.
Fala elektromagnetyczna jest szczególnym typem fali, ponieważ nie wymaga ośrodka materialnego i może rozchodzić się w próżni.
Więcej informacji na temat fal świetlnych znajduje się w dziale optyka.


obszary o większej wartości zaburzenia mają ciemny odcień, a obszary o wartości mniejszej - jasny.

Gdyby fali dźwiękowej przyjrzeć się dokładniej (jakby ją "sfotografować"), to dałoby się zobaczyć, że stanowią ją cykliczne zgęszczenia i rozrzedzenia powietrza. Te obszary zagęszczeń i rozrzedzeń przesuwają się z prędkością dźwięku w pewnym kierunku, i jeżeli tak się zdarzy - mogą wpaść do czyjegoś ucha i wywołać w nim wrażenie dźwięku.

Podobnie w przypadku fali elektromagnetycznej - tutaj po "zatrzymaniu czasu" wyróżnić można obszary dodatniej (większej) i ujemnej (mniejszej) wartości pola elektrycznego.
Po "uruchomieniu czasu", obszary te na przemian "zamieniają się rolami" - raz większa wartość pola jest w jednym punkcie, a później wartość ta maleje, gdy z kolei inny punkt przejmuje w tym czasie maksymalną wartość pola - w efekcie fala się rozchodzi (mówimy też o "propagacji" fali).

14.WIDMO FAL ELEKTRO MAGNETYCZNYCH JAK WYGLĄDA.
Widmo fal elektromagnetycznych nie ma granicy ani górnej ani dolnej.

Fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła i zależnie od długości fali przejawiają się jako (od fal najdłuższych do najkrótszych): fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X, promieniowanie gamma.

15. PODAJ PARAMETRY OPISUJĄCE FALE.
Jeżeli parametry układu, takie jak rezystancja, pojemność oraz indukcyjność, są skupione w jednym punkcie tego układu, to nazywamy go układem o parametrach skupionych. Warunek ten jest spełniony, gdy wymiary wszystkich elementów (np. rezystorów, kondensatorów, indukcyjności, itd.) występujących w układzie są pomijalnie małe w porównaniu z długością fali elekromagnetycznej l. W wielu rzeczywistych układach warunek ten spełniony jest z bardzo dobrym przybliżeniem. Do opisu układów o parametrach skupionych stosuje się równanie różniczkowe zupełne, bądź ich układ. Argumentem jest czas t.
Jeżeli jednak zjawiska falowe występujące w układzie są na tyle silne, że nie mogą być pominięte, to układ taki nazywamy układem o parametrach rozłożonych. W przypadku układu o parametrach rozłożonych opisu dokonuje się przy pomocy równania różniczkowego cząstkowego, bądź ich układu. Argumentami są trzy wpółrzędne przestrzenne x, y, z oraz czas t.

Linie długie są szczególnym przypadkiem układu o parametrach rozłożonych, w którym sygnał rozprzestrzenia się wzdłuż jednej tylko współrzędnej. Przyjmijmy, że jest to współrzędna x, która określa odległość od początku linii. Taki układ opisany jest układem równań cząstkowych, w których argumentami są czas t oraz współrzędna x.


Linią długą nazywamy linię, której długość l jest porównywalna z długościa l rozchodzącej się w niej fali elektromagnetycznej.

Istotne jest, aby pamiętać, że to, czy daną linię należy traktować jako linię długą, wynika nie z jej długości l, a ze stosunku tej długości do długości fali elekromagnetycznej l.
Parametry opisujące falę elektromagnetyczą, jej długość l, prędkość v oraz częstotliwość f są związane ze sobą następującą zależnością: Istnieje kilka kryteriów podziału linii długich.

Linię długą nazywamy linią długą jednorodną, jeżeli wszystkie parametry linii są równomiernie rozłożone wzdłuż linii.
W przypadku linii niejednorodnej parametry linii są funkcją współrzędnej położenia x.

Linię długą nazywamy linią długą linearną, jeżeli parametry linii nie zależą od wartości prądu ani napięcia w danym punkcie linii.
Oznacza to, że linia taka składa się z elementów liniowych, więc zachodzi dla niej zasada superpozycji.

Linię długą nazywamy linią długą symetryczną, jeżeli parametry wszystkich przewodów linii są jednakowe.

Linię długą nazywamy linią długą bezstratną, jeżeli rezystancja przewodów linii R oraz konduktacja między przewodami G są równe 0.
Linia bezstratna jest wyidealizowanym przypadkiem linii długiej, w którym nie uwzględnia się parametrów rozpraszających energię R i G, a jedynie parametry zachowawcze L i C. W rzeczywistości linie długie bez strat oczywiście nie istnieją, ale w wielu wypadkach można przyjąć założenie R=G=0, które prowadzi do znacznych uproszczeń w obliczeniach.

W dalszej części rozpatrywane będę linie długie jednorodne, linearne i symetryczne.

16.CO TO JEST NATĘŻENIE FALI DZWIĘKOWEJ.

Dźwięki wytwarzane przez źródła drgające ruchem harmonicznym, których wykres drgań ma kształt sinusoidy, nazywają się tonami.

Miarą intensywności dźwięku jest jego natężenie.


Natężeniem dźwięku nazywamy stosunek energii docierającej w jednostce czasu do danej powierzchnio, czyli mocy, do pola tej powierzchni.

I= P PRZEZ S JAK UŁAMEK


I - natężenie fali
P - moc fali
s - pole powierzchni

Badania wykazały, że natężenie dźwięku (o stałej częstotliwości) jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy, dlatego dźwięki słabe różnią się od silnych przede wszystkim mniejszą amplitudą fali.
17.CZY WSZYSTKIE FALE DZWIĘKOWE SŁYSZY CZŁOWIEK.
Dźwięk to drgania powietrza rozchodzące się w przestrzeni nazywane także falami. Ruch fal odbywa się dzięki kolejnemu rozrzedzaniu i zagęszczaniu powietrza. Fale dźwiękowe rozchodzą się z prędkością ok.1200 km/h, (czyli ok. 330 m/s). Prędkość dźwięku w powietrzu jest zależna od jego gęstości i może się wahać. Fale dźwiękowe stanowią jednak małą część szerokiego widma fal, sięgającego do wielu milionów drgań na sekundę.
Zakres słyszalny, (czyli zakres dźwięków, które są słyszalne przez człowieka) wynosi od około 20 Hz do 20 kHz. Taki zakres może wydawać się niewielki, ale jest znacznie szerszy od zakresu, jaki wytwarza jakikolwiek instrument muzyczny. Tak np. pianino ma zakres od 30 Hz do 4 kHz, picollo od 1,5 kHz do 15 kHz. Fale dźwiękowe są wytwarzane na ogół przez drgające struny lub powierzchnie, czy też przez drgania powietrza w rurach lub wnękach. Fale dźwiękowe są wytwarzane przez poruszający się przedmiot (np. w wyniku przesuwania się smyczka po strunach skrzypiec czy uderzenia młoteczka w strunę pianina). Gdy już cząsteczki zaczną się poruszać, pojawia się reakcja łańcuchowa z cząstkami sąsiednimi. Tak właśnie w wyniku rozrzedzania i zagęszczania powietrza odbywa się przesyłanie ruchu powietrza we wszystkich kierunkach. Zjawisko to jest nazywane podłużnym przemieszczaniem się drgań, polega, więc na naprzemiennym rozrzedzaniu i zagęszczaniu powietrza.
Fale dźwiękowe są podłużnymi falami mechanicznymi. Mogą one rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach i gazach. Zakres częstotliwości, jakie mogą mieć podłużne fale mechaniczne jest bardzo szeroki, przy czym falami dźwiękowymi nazywamy fale o takich częstotliwościach, które w działaniu na ludzkie ucho i mózg wywołują wrażenie słyszenia. Zakres tych częstotliwości rozciągający się od około 20Hz do około 20 000Hz, jest nazywany zakresem słyszalnym. Podłużne fale mechaniczne o częstotliwościach mniejszych od częstotliwości słyszalnych są nazywane infradźwiękami, a fale o częstotliwościach większych niż słyszalne - falami ultradźwiękowymi. W powietrzu atmosferycznym fale dźwiękowe rozchodzą się z prędkością około 330 m/s. Ucho ludzkie rejestruje, więc fale o długości od około 1,65 cm aż do 16,5 m.
Ze względu na zakres częstotliwości można rozróżnić trzy rodzaje tych fal:
Infradźwięki - poniżej 20 Hz –niesłyszalne dla człowieka,
Dźwięki słyszalne 20Hz - 20kHz –słyszy je większość ludzi,
Ultradźwięki - powyżej 20 kHz –także niesłyszalne dla człowieka.
Infradźwięki, to fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt mała, aby mógł usłyszeć je człowiek. Jest to zakres częstotliwości poniżej ok. 20Hz. Infradźwięki maja bardzo dużą długość fali - powyżej 16 m. Dzięki temu mogą omijać przeszkody i przenosić się na ogromne odległości. Infradźwięki są wykorzystywane przez niektóre zwierzęta, np.: słonie używają ich do komunikacji na dalekie odległości.
Ultradźwięki to fale dźwiękowe, o częstotliwości większej niż 20khz, więc niesłyszalne dla człowieka. Istnieją zwierzęta, które mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb czy nietoperz.
18.CZYM JEST FALA MECHANICZNA I JAK POWSTAJE?
Fala mechaniczna jest to fala, której rozchodzenie opisują prawa mechaniki klasycznej. Fala mechaniczna to zaburzenie rozchodzące się w ośrodkach sprężystych. Fale morskie to rozchodzące się po powierzchni morza zaburzenie poziomu wody oraz ciśnienia. Fale dźwiękowe to rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie ciśnienia. Aby określić własności fali mechanicznej najważniejsze jest zbadanie własności sprężystych ośrodka.

W procesie rozchodzenia się fali zasadnicze znaczenie ma proces przekształcania potencjalnej energii mechanicznej (energii ciśnienia bądź naprężenia) w energię kinetyczną. Jeżeli po odkształceniu/sprężeniu ośrodek potrafi znaczną część energii potencjalnej przekształcić ponownie w energię kinetyczną, to fala mechaniczna może rozchodzić się na znaczne odległości. W przeciwnym przypadku pojawia się zjawisko tłumienia fali. Poszczególne ośrodki mogą znacząco różnić się własnościami mechanicznymi, co prowadzi to znacznych różnic w przebiegu zjawisk falowych w różnych materiałach. Dla przykładu w stali dźwięk rozchodzi się w przybliżeniu 20 razy szybciej niż w powietrzu. Co więcej różne własności dotyczące tłumienia powodują, że jego zasięg jest znacznie większy. Zjawiska sprężyste powodują, że przyłożenie naprężenia do materiału, również może zmienić jego własności jako medium przenoszącego fale. Przykładem może być tutaj struna, w której szybkość rozchodzenia się fali zmienia się zależnie od przyłożonej siły, co można wykorzystać do strojenia.

19.CO TO JEST FALA STOJĄCA I KIEDY MOŻE POWSTAĆ.
Fala stojąca jest to fala nie zmieniająca swojej pozycji w przestrzeni. Zjawisko to może wystąpić na skutek ruchu ośrodka w kierunku przeciwnym do ruchu fali z taką samą prędkością lub na skutek interferencji dwóch fal poruszających się w przeciwnych kierunkach.
Przykładem fali stojącej w poruszającym się ośrodku są fale powstające w atmosferze przy odpowiednich warunkach meteorologicznych po zawietrznej stronie łańcuchów górskich. Tego typu fale często są wykorzystywane przez pilotów szybowców.

20.CO TO JEST INTERFERENCJA?
Interferencja to zjawisko nakładania się fal. Interferencja jest przypadkiem ogólniejszego zjawiska superpozycji fal będącej przykładem superpozycji rozwiązań równań różniczkowych.



Obserwacja interferencji

Dla zjawiska interferencji, obszar rozchodzenia się fal składa się z fragmentów, gdzie zupełnie nie ma oscylacji i miejsc, w których jej amplituda ulega podwojeniu. Aby zaobserwować maksima i minima interferencyjne, konieczne jest, aby źródła fal były koherentne, czyli miały tą samą fazę, częstotliwość oraz długość). Białe światło Słońca nie spełnia takiego warunku i dlatego najłatwiej zaobserwować interferencję światła lasera. Doświadczenie Younga pozwala na obserwację tego zjawiska dla światła białego.





Praktyczne zastosowania interferencji

Interferencja pozwala na bardzo precyzyjny pomiar długości drogi od źródła do detektora fali. Światło lasera można podzielić kostką światłodzielącą na dwie wiązki. Jedną z nich umieszcza się na mierzonym odcinku, a drugą wprowadza do detektora jako wiązkę odniesienia. W efekcie rejestrowane natężenie światła będzie rosnąć i maleć cyklicznie w miarę zwiększania wymiarów odcinka. Długość fali może stać się wzorcem odległości, np. metra, co wykorzystuje interferometr laserowy.


21.DIELEKTRYK-JAKI TO MATERIAŁ.
Dielektrykami nazywamy substancje bez ładunków swobodnych - czyli innymi słowy izolatory elektryczne. Jak już wspomnieliśmy wyżej, umieszczenie dielektryka w zewnętrznym polu elektrycznym powoduje w nim lokalne przesunięcia ładunków. Jeżeli do dielektryka zbliżymy dodatnio naładowaną kulkę, ujemne ,,mikroładunki'' przesuną się w jej stronę. Spowoduje to, że strona bryłki dielektryka bliska dodatniemu ładunkowi zewnętrznemu naładuje się ujemnie, a strona przeciwna - dodatnio (rys. 4.16). Na bryłkę dielektryka zacznie działać siła, zwrócona w stronę zewnętrznego ładunku. Dielektryk jest przyciągany przez naelektryzowaną pałeczkę. Zjawisko to znano już w starożytności: wiedziano, że bursztyn potarty wełnianą szmatką (naelektryzowany przez styk) przyciąga nitki wełniane (dielektryczne).
22.RODZAJE ENERGII MECHANICZNEJ?
Energia kinetyczna i potencjalna układu tworzą razem jego energię mechaniczną. W przypadku kolejki z lunaparku podejrzewaliśmy, że część energii mechanicznej zamieniła się w ciepło. Jeśli tak jest, to zarówno tu, jak w innych procesach fizycznych musi pomiędzy tymi dwiema wielkościami – energią mechaniczną a ciepłem – istnieć określony stosunek zamiany. Jest to zagadnienie ściśle ilościowe, ale fakt, że zadaną ilość energii mechanicznej można zamienić na określoną ilość ciepła, jest ogromnie ważny. Chcielibyśmy znać liczbę określającą stosunek zamiany, to znaczy wiedzieć, ile ciepła można otrzymać z zadanej ilości energii mechanicznej.
Wyznaczenie tej liczby było celem badań Joule'a. Mechanizm zastosowany w jednym z jego doświadczeń bardzo przypomina zegar wagowy. Nakręcenie takiego zegara polega na podniesieniu dwóch ciężarków, przez co udziela się układowi energii potencjalnej. Jeżeli później zegara nie rusza się, to można go uważać za układ zamknięty.
Uzyskanie tego ważnego wyniku stało się początkiem dalszego szybkiego postępu. Wkrótce zrozumiano, że te rodzaje energii – mechaniczna i cieplna – są tylko dwiema z wielu jej postaci. Wszystko, co można zamienić w jedną z tych dwóch postaci, jest też postacią energii. Promieniowanie Słońca jest energią, gdyż część jego zamienia się na Ziemi w ciepło. Prąd elektryczny posiada energię, gdyż rozgrzewa drut lub obraca wał silnika. Węgiel stanowi przykład energii chemicznej wyzwalanej w postaci ciepła w procesie spalania. Każdemu zjawisku przyrody towarzyszy zamiana jednej postaci energii w drugą – zawsze w ściśle określonym stosunku. W układzie zamkniętym, to znaczy odizolowanym od wpływów zewnętrznych, energia zostaje zachowana, a więc zachowuje się jak substancja. Suma wszystkich możliwych rodzajów energii jest w takim układzie stała, choć ilość energii każdego rodzaju może się zmieniać. Jeśli uważać cały wszechświat za układ zamknięty, to można – wraz z fizykami dziewiętnastego stulecia – dumnie oświadczyć, że energia wszechświata jest niezmienna i że żadna jej część nie może być nigdy stworzona ani zniszczona.
Mamy więc dwa rodzaje substancji, materię i energię. Obydwie podlegają prawom zachowania: ani masa, ani całkowita energia układu odosobnionego nie może się zmienić. Materia jest ważka, energia zaś nieważka. Mamy zatem dwa różne pojęcia i dwa prawa zachowania. Czy poglądy te i dziś jeszcze należy brać poważnie? Czy też może ten pozornie tak dobrze ugruntowany obraz zmienił się w świetle nowszych odkryć? Zmienił się! Dalsze zmiany obu pojęć wiążą się z teorią względności. Do zagadnienia tego wrócimy później.

23.W JAKI SPOSÓB MIERZYMY ENERGIE WEWN.
energię wewnętrzną wyrażamy w dżulach

24.ENERGIA KINETYCZNA.
Energia kinetyczna

Opisując energie mechaniczną napisaliśmy, że jedną z jej składowych jest energia kinetyczna. Zawężając definicję, jest ona częścią całkowitej energii ciała (bądź układu ciał) zależna od jego prędkości i masy. Przyjrzyjmy się punktowi materialnemu (w przybliżeniu nierelatywistycznym). Jego energia kinetyczna jest wyrażana wzorem:

Ek=mV2/2
(m – prędkość ciała; V – prędkość, z jaką ciało się porusza)

Drugi sposób przedstawienia energii kinetycznej polega na przekształceniu wzoru tak, aby był on funkcja pędu tego ciała:

Ek= p2/2m
(m – prędkość ciała; p – pęd ciała)

W celu rozpatrzenia składowych, od których zależy wartość energii kinetycznej, łatwiej jest posłużyć się pierwszym wzorem. Widzimy więc, że energia ta jest wprost proporcjonalna do masy oraz do kwadratu prędkości. Istotna jest informacja o kwadracie prędkości. Każdy, np. podczas zderzeń samochodowych, jest w stanie zaobserwować, że większe uszkodzenia spowoduje ciężka ciężarówka niż lekki samochód (jadąc z tą samą prędkością). Dla uproszczenia możemy przyjąć, że uszkodzenia te są wprost proporcjonalne do energii kinetycznej. Łatwo też dostrzec, że zwiększenie prędkości powoduje zwiększenie uszkodzeń. Jednak ciężko jest czasami zdać sobie sprawę z faktu, że proporcjonalności nie obrazuje w tym przypadku funkcja liniowa. Sytuacja wygląda tak, że wgniecenie maski samochodu jadącego z prędkością v jest 4 razy mniejsze od wgniecenia w samochodzie jadącym z prędkością 2v. Informacja ta powinna być istotna dla kierowców ze względu na bezpieczeństwo. Podobnie jest z hamowaniem: 3 razy większa prędkość oznacza 9 razy większą drogę hamowania.
Skoro już napisaliśmy o całkowitej sumie energii kinetycznej, to przedstawimy jeszcze energię bryły sztywnej będącej w ruchu (poruszającej się ruchem postępowym oraz obracającej się wokół swojego środka ciężkości). Całkowita energia kinetyczna tego ciała jest sumą energii kinetycznej środka masy bryły i energii kinetycznej bryły w ruchu obrotowym.

Ek= mvs2/2 + Eobr
(m – masa bryły; v – prędkość środka masy).

25.RODZAJE ENERGII MECHANICZNEJ-CO JEST JEJ ŹRÓDŁEM?
Energia mechaniczna - suma energii kinetycznej i potencjalnej.
Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp) względem pewnego układu odniesienia.

W sensie technicznym używa się tego terminu jako zdolności wytworzenia oraz przekazania napędu (momentu na wale, siły na cięgnie itp.) przez maszynę.

26 PRAWO COULOMBA WZÓR.
. PRAWO COULOMBA- oddziaływania ładunków elektrycznych-siła oddziaływania między dwoma punktowymi ładunkami elektrycznymi jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. F=K*(q1q2): (r2 )