grawitacja

Zadanie 1. Zakładasz, że satelita znajduje się na orbicie stacjonarnej, gdy porusza się po okręgu współśrodkowym z równikiem oraz znajduje się cały czas nad tym samym miejscem na powierzchni Ziemi. Dana jest masa Ziemi Mz oraz stała grawitacji G.

a)Wyznacz promień orbity stacjonarnej satelity Ziemi

b)Oblicz prędkość satelity na tej orbicie.

Zadanie 2. Trzy jednakowe małe jednorodne kulki, każda o masie m, rozmieszczono tak, jak na rysunku. Bok kwadratu ma długość ½ m.

a)Wyznacz wartość natężenia pola grawitacyjnego wytworzonego przez układ kulek w punkcie A:
 b)Uzupełnij rysunek – narysuj wektor natężenia pola grawitacyjnego w punkcie A

Zadanie 3. Na powierzchni Księżyca przyspieszenie grawitacyjne wynosi 0,16 przyspieszenia ziemskiego. Promień Księżyca wynosi 1470 km.

a) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla Księżyca

b) Jaką prędkość musiałaby mieć rakieta na Księżycu, aby móc powrócić na Ziemię?

c) Ile waży na Księżycu osoba o masie 50 kg?

Zadanie 4. Podaj treść I, II, III prawa Keplera. Wyjaśnij pojęcia związane z tymi prawami.

Zadanie 5. Jowisz ma masę 315 razy większą niż Ziemia, a jego promień jest 11 razy większy od promienia Ziemi.

a) wyznacz przyspieszenie grawitacyjne na Jowiszu

b) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla tej planety

c) Jaką prędkość musiałaby mieć rakieta na Jowiszu, aby móc powrócić na Ziemię ?

Zadanie 6. Dwoje studentów siedzi w bibliotece w odległości 1m od siebie, masa studentki wynosi 60kg, a studenta 70kg. Jaką siłą oddziaływają na siebie.

Wykonaj rysunek sił.

Zadanie 7. Mars jest planetą o średnicy dwukrotnie mniejszej od średnicy Ziemi. Jego masa stanowi 11% masy Ziemi. Obiega on Słońce w odległości średniej 1.52 j.a.

a) Jaki jest okres jego obiegu wokół Słońca ?

b) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla tej planety

c) Jaką prędkość musiałby mieć statek kosmiczny na Marsie, aby móc powrócić na Ziemię ?

Zadanie 8. Wokół Słońca o masie M krąży po orbicie kołowej planeta o masie m. Jeżeli okres obiegu planety ma wartość T, to jak można obliczyć promień orbity planety R (określ zależność)

Zadanie 9. Wyznacz I i II prędkość kosmiczną dla planety o masie 2x większej od Ziemi, ale o tej samej objętości.

Zadanie 10.  Planeta o masie 6 • 10²⁴ kg działa na ciało o masie 200 g umieszczone na jej powierzch­ni w odległości 40• 10⁶ m od jej środka. Oblicz wartość siły oddziaływania ciała i tej pla­nety:

Zadanie 12.  Aby przesunąć ciało o masie 10 kg ruchem jednostajnym z punktu A o potencjale grawitacyjnym – 10 J/kg do punktu B, trzeba wykonać pracę 40 J. Oblicz wartość potencjału grawitacyjnego w punkcie B 

Zadanie 13. Dwa ciała o masach 30 kg oraz 50 kg są oddalone od siebie o  5 m. Wyznacz siłę oddziaływania ciał. Wykonaj rysunek oddziaływania.

Zadanie 14. Dwie jednakowe małe jednorodne kulki, każda o masie m=5 kg, umieszczono w odległości 10m. 

a)    narysuj wektor natężenia pola grawitacyjnego w odległości 8 m od pierwszej kulki

b)    Wyznacz wartość natężenia pola grawitacyjnego wytworzonego przez układ kulek w  tym punkcie, znajdującym się w odległości 8 m od pierwszej kulki: 

Zadanie 15. Oblicz średnią gęstość planety Y, na której przyśpieszenie grawitacyjne wynosi  12 m/s². Promień planety  16·10⁶ m.

Zadanie 16. Po podróży na Marsa kolejną wyprawą kosmiczną ludzi może być misja na Wenus. Wiedząc, że masa Wenus wynosi 4·10²⁴ kg i promień  6·10⁶ m, oblicz, jaki ciężar będzie miał kosmonauta na Wenus, którego masa z oprzyrządowaniem wynosi  90 kg.

Zadanie 17. Odległość między środkiem Ziemi a środkiem Księżyca wynosi  380 000 km, masa Ziemi jest n = 81 razy większa od masy Księżyca. W jakiej odległości od środka Ziemi znajduje się punkt (na linii łączącej środki Ziemi i Księżyca), w którym siła przyciągania ku Ziemi jest równa sile przyciągania ku Księżycowi?

Tych zadań nie będzie:

Zadanie 18. Promień Jowisza wynosi  71,35·10⁶ m. Jeden z księżyców Jowisza okrąża go po orbicie kołowej o promieniu   1,9 .10⁹ m w czasie  16,7 dnia ziemskiego. Przyjmując, że masa księżyca jest nieznaczna w porównaniu z masą Jowisza, oblicz przyśpieszenie grawitacyjne na powierzchni Jowisza.

Zadanie 19 Czarna dziura

„Czarna dziura” to ciało o olbrzymiej gęstości, to znaczy  ciało o bardzo dużej masie zajmujące bardzo małą objętość. Pole grawitacyjne czarnej dziury jest tak silne, że nic – nawet światło – nie może opuścić jej pola grawitacyjnego. Oblicz, ile wynosiłby promień ciała o masie równej masie Ziemi M = 6·10²⁴ kg, gdyby prędkość ucieczki z pola grawitacyjnego tego ciała (druga prędkość kosmiczna)  była równa prędkości światła  c = 300 000 km/s.

Zadanie 20. Manewry rakiety w Kosmosie

Pojazd rakietowy krąży naokoło Ziemi po orbicie kołowej o promieniu r = 2R, gdzie R jest promieniem Ziemi. Oblicz, ile razy mniejszą pracę muszą wykonać  silniki pojazdu, aby mógł on się wznieść na orbitę o promieniu równym 3R, w stosunku do pracy wyniesienia pojazdu na pierwszą orbitę.

Wersja angielskich zadań:
https://www.youtube.com/watch?v=NrZZUdoii9E&list=PLM7lGCvspoEwHrIQaATdaX8RC9Ona8pGE&index=5
https://www.youtube.com/watch?v=GJdvXo7gYKU&index=6&list=PLM7lGCvspoEwHrIQaATdaX8RC9Ona8pGE&nohtml5=False
https://www.youtube.com/watch?v=wGXT8QYT9Fg&list=PLM7lGCvspoEwHrIQaATdaX8RC9Ona8pGE&index=7&nohtml5=False

klasa III fizyka atomu

zadanie 1
Wyznacz długość fali światła padającego na metalową płytkę, które wywołuje efekt fotoelektryczny, jeśli praca wyjścia dla tego metalu wynosi 1,875 eV, a energia kinetyczna 29,5 eV

Zadanie 2
Praca wyjścia elektronów dla potasu wynosi 2 eV. Oblicz maksymalną prędkość wybijanych elektronów z potasu, jeśli oświetlamy go światłem o długości 400 nm.

Zadanie 3
Jakie przejścia elektronu do stanu podstawowego mogą zaistnieć, jeśli elektron znajduje się na 5-tej powłoce? Jakie serie odpowiadają tym przejściom

Zadanie 4
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron znajduje się na 3 powłoce.
a) Ile wynosi energia atomu wodoru?
b) Wyznacz moment pędu elektronu na tej powłoce
c) Elektron przechodzi z trzeciej powłoki do stanu podstawowego. Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu
d) Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?
e) Wyznacz częstotliwość tej fali
f) Jest to seria …………………………………………

Zadanie 5
Elektron porusza się z prędkością v = 7 • 10 ^6 m/s.
a) Wyznacz długość fali de Broglie'a towarzyszącej tej cząsteczce
b) Oblicz energię kinetyczną tej cząsteczki w eV (pomiń efekt relatywistyczny)

Zadanie 6.
Oblicz długość fali emitowanej przez atom wodoru przy przejściu elektronu z 4 na 3 powłokę.

Zadanie 7
Oblicz, ile razy przyciąganie elektrostatyczne między jądrem a elektronem jest silniejsze od grawitacyjnego?
Czy wynik zależy od numeru powłoki, na której znajduje się elektron.

Zadanie 8
Jaka jest długość fali światła, którym trzeba oświetlić katodę z cezu, aby szybkość fotoelektronów wyniosła 100 km/s ? Praca wyjścia dla cezu wynosi 1,88 eV.

Zadanie 9
Lampa o mocy 50 W wysyła we wszystkie kierunki światło o długości 0,5 mikrometrów. Ile fotonów pada w ciągu 1 sekundy na 1 cm2 powierzchni ustawionej prostopadle w odległości 0,5 m od lampy?

  

Atom wodoru - klasy I

Zadanie 1
Jakie przejścia elektronu do stanu podstawowego mogą zaistnieć, jeśli elektron znajduje się na 5-tej powłoce? Jakie serie odpowiadają tym przejściom

Zadanie 2
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron znajduje się na 3 powłoce.
a) Ile wynosi energia atomu wodoru?
b) Wyznacz moment pędu elektronu na tej powłoce
c) Elektron przechodzi z trzeciej powłoki do stanu podstawowego. Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu
d) Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?
e) Wyznacz częstotliwość tej fali
f) Jest to seria …………………………………………

Zadanie 3
Oblicz prędkość elektronu  znajdującego się na 3 powłoce oraz promień tej orbity.

Zadanie 4 Uzupełnij rysunki i tekst pod każdym z nich:

energia atomu wynosi ......... eV   energia atomu wynosi ......... eV    energia atomu wynosi ......... eV
promień orbity dla n=3 ..........      promień orbity dla n=4 ..........       promień orbity dla n=1 ..........
dorysuj przejście elektronu,         dorysuj przejście elektronu, aby             dorysuj przejście elektronu,
aby to była  seria Lymana          to była  seria w zakresie podczerwieni     z absorpcją energii 12,75 eV

Zadanie 5. Uzupełnij zdania:

a) jeśli promień pierwszej orbity atomu wodoru  wynosi 53 pm, to promień obity nr 4:

..........................................................................

b) serie widmowe atomu wodoru w zakresie światła widzialnego to serie …………………..,

    natomiast  podczerwieni ……………………………

c) energia 4 eV wyrażona w dżulach wynosi: ……………………………

d) jeśli elektron przechodzi z 6 – tej powłoki na 4-tą, to równanie na długość emitowanego/absorbowanego(podkreśl poprawny wyraz) światła określa równanie:

…………………………………………………………

d) energia elektronu przechodzącego z orbity nr ............. na orbitę nr 1 zmniejsza/zwiększa energię atomu o 12,09 eV. Absorbowany/emitowany jest foton o energii .................
e)  energia elektronu przechodzącego z orbity nr 1 na orbitę nr ...... zmniejsza/zwiększa energię atomu o 10,2 eV. Absorbowany/emitowany jest foton o energii .................

Zadanie 6.
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron przechodzi z drugiego stanu wzbudzonego do stanu podstawowego. Jaką energię w postaci fotonu emituje atom wodoru?

Zadanie 7 

Oblicz długość fali emitowanej przez atom wodoru, gdy elektron przechodzi z czwartej na drugą powłokę. Jaki kolor widma towarzyszy temu przejściu?

Zadanie 8.
Oblicz energię, jaką trzeba dostarczyć, aby:
- wyrwać elektron z atomu wodoru
- wyrwać elektron z atomu wodoru, gdy znajduje się na 3-ciej powłoce
- przenieść elektron z 3-ciej na 4-tą  orbitę

TEORIA

1. Atom wodoru
- Podaj postulaty Nielsa Bohra dotyczące atomu wodoru.
- Jak możesz wyznaczyć promień n –tej orbity elektronu atomu wodoru, jeśli pierwsza orbita wynosi 53 pm. Wyprowadź wzór na prędkość elektronu na n-tej orbicie.
- Przedstaw na rysunku i wyjaśnij na czym polega „emisja fotonu”, a na czym „absorpcja fotonu.
- Jaką energię posiada atom wodoru w stanie podstawowym, a jaką, gdy elektron znajduje się na 3-ciej orbicie?
- Dlaczego energię wyrażamy w eV? Jak możesz energię w dżulach zamienić na eV?
- Jak wygląda widmo wodoru?
- Jak możesz wyznaczyć końcową prędkość elektronu poruszającego się po danej orbicie po pochłonięciu fotonu o podanej energii ?
- Jak jest wartość stałej Rydberga i jakie ma zastosowanie ta stała?
- Jak możesz wyznaczyć częstotliwość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami?
- Podaj sposób wyznaczania długość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami.
- Czy możesz nazwać serie widmowe atomu wodoru w zakresie światła widzialnego, ultrafioletowego i podczerwieni?
- Wyjaśnij, na ile sposobów elektron może przejść z 5-tej na 1-szą orbitę.