Siły i materiały - przyjazny test, cz.1
Wojciech Dindorf
Elżbieta Krawczyk

A1. W życiu codziennym spotykasz się z wielką różnorodnością materiałów i produktów, albo inaczej surowców i wytworów ludzkiej myśli i pracy. Z czterech zestawów wybierz ten, który zawiera same surowce:

cegła, mąka, szkło, drewno
glina, beton, kamień, drut
węgiel, drzewo, woda, piasek
smoła, powietrze, gaz ziemny, lód

A2. Człowiek zbudował wspaniałe świątynie i stacje kosmiczne. Ktoś wyraził opinię: Wszystko, co wytworzył człowiek, pochodzi z Ziemi. Wybierz jedno zdanie dotyczące tego tematu, które zawiera fałsz.

Może warto byłoby dodać...i ze Słońca - by zaznaczyć rolę naszej gwiazdy w tym, co dzieje się na Ziemi.
Z Ziemi bowiem pochodzą wszystkie surowce, z których człowiek wytwarza materiały użyte w wyżej wspomnianych i w innych konstrukcjach.
Hel pochodzi ze Słońca (gr. Helios znaczy słońce) i też jest potrzebnym surowcem.
Do wytworzenia różnych form życia spotykanych na Ziemi potrzebna jest energia, a energia pochodzi głównie od Słońca.

Zadania A3-A6
Oto lista przedmiotów znajdujących się w przeciętnym europejskim domu:
a) kosz do bielizny
b) klucz do otwierania konserw
c) łyżka do butów
d) śrubokręt
e) tarka do warzyw
f) cedzak (durszlak)
g) patelnia
h) wałek do ciasta
i) trzepaczka do dywanów

A3. Wskaż surowiec, z którego w całości można wykonać wszystkie przedmioty wymienione powyżej, aby mogły spełniać funkcje, mimo że nie byłoby to najwygodniejsze:

drewno
metal
plastyk
glina

A4. Zanim wynaleziono tak zwane tworzywa sztuczne, wiele z tych przedmiotów w całości lub w części wykonywano z drewna. Wybierz zestaw, w którym każdy przedmiot mógł być w całości drewniany:

a,b,c,d
e,f,g,h
a,c,h,i
b,d,e,g

A5. Wybierz zestaw, w którym każdy przedmiot może być wykonany w całości z plastyku:

a,b,d,g
e,f,g,h
b,d,e,i
a,c,f,i

A6. Wybierz zestaw, w którym żaden z przedmiotów nie może być traktowany jako maszyna prosta:

a,b,c
b,h,i
a,f,g
c,d,e

A7. Konstruktorzy różnych urządzeń wiedzą, że materiały złożone z kilku substancji są bardziej wytrzymałe niż materiały jednorodne. Materiałami kilkuskładnikowymi są trzy z czterech niżej przedstawionych. Wyjątkiem jest:

beton
gips chirurgiczny (nakładany na złamaną kończynę)
ołów do odlewania żołnierzyków
asfalt

A8. Przedmioty wytworzone ze splatanych części tego samego surowca są wytrzymalsze na przeciążenia i bardziej sprężyste niż wykonane z jednolitego materiału. Wśród niżej podanych zestawów takich przedmiotów jeden nie ma logicznego związku z trzema pozostałymi. Jest to zestaw:

wyroby wikliniarskie: meble, kosze, trzepaczki,...
przedmioty wykonane z włókna szklanego: światłowody, oszczepy, maszty,...
liny okrętowe, sieci rybackie, materiały ubraniowe, nici krawieckie,...
noże, filiżanki, garnki gliniane, spinacze biurowe,...

A9. Oto kilka przykładów stosowania lin:
- cięgno łączące pedał hamulca samochodowego ze szczękami hamulcowymi
- liny stalowe, na których zawiesza się windy
- przewody elektryczne zasilające tramwaje i pociągi elektryczne
- liny stosowane w wyciągach narciarskich i dźwigach budowlanych
Wspólną cechą lin zastosowanych w wymienionych urządzeniach jest ich:

sprężystość i wytrzymałość
sprężystość i ściśliwość
wytrzymałość i rozciągliwość
plastyczność i sprężystość

A10. Aby sprężynę pozbawić sprężystości, należy ją:

ochłodzić
podgrzać
umieścić pod kloszem próżniowym
wprowadzić w stan nieważkości

A11. Proces, zwany hartowaniem materiału, jest stosowany w celu zwiększenia jego:

kruchości
gładkości
plastyczności
twardości

A12. Powietrze jest ściśliwe i sprężyste. W jednym z czterech przypadków nie trzeba uwzględniać w wyraźny sposób tych właściwości powietrza. W którym?

w konstrukcji opon do różnych pojazdów
w poduszkach powietrznych montowanych w samochodach
w nadmuchiwanych pontonach i innych urządzeniach pływających
w budowie modeli samolotów

A13. Plastelina, ciasto, glina, ołów - to substancje, które przy jakiejś okazji zakwalifikowano do grupy materiałów mających wspólną cechę (w stanie surowym, świeżym). Tą cechą jest:

plastyczność
łamliwość
kruchość
sprężystość

A14. Gdyby w zadaniu A13 nie umieszczono warunku podanego w nawiasie, to poprawna byłaby odpowiedź:

sprężystość lub łamliwość
plastyczność lub kruchość
łamliwość lub kruchość
plastyczność lub sprężystość

A15. Kolega stwierdził, że - wbrew temu, co wieli sądzi - korek jest materiałem sprężystym. Oparł swój sąd na trzech obserwacjach. Która z wymienionych obserwacji nie mogła posłużyć do uzasadnienia słuszności jego opinii?

Często pokrywa się korkiem rakietki do tenisa stołowego.
Korek wyjęty - nawet po latach - z szyjki butelki powraca do pierwotnego kształtu.
Z korka wykonuje się tablice do ogłoszeń.
Na korkowej podłodze stopy nie pozostawiają śladów.

A16. Sprężyna jest sprężysta, jeżeli:

po usunięciu siły rozciągającej lub ściskającej powróci do pierwotnego kształtu
podwojenie siły rozciągającej nie spowoduje jej zerwania
wytrzymuje każde obciążenie
po przyłożeniu siły może podwoić swoją długość początkową

A17. Jeśli wydłużenie sprężyny Dx jest wprost proporcjonalne do wartości siły F przyłożonej do sprężyny, to mówimy, że zachowanie się sprężyny jest zgodne z prawem Hooke'a. Który wykres zależności wydłużenia od wielkości siły wydłużającej odpowiada sprężynie spełniającej to prawo?


I
II
III
IV

A18. Na wadze sprężynowej można znaleźć na przykład taki napis: MAX 100 N. Oznacza on, że:

ciężar tej wagi razem z "ładunkiem" nie może przekroczyć 100 niutonów
wagę wyprodukowała firma MAX, nadając jej numer 100 N
nie można (bez ryzyka zniszczenia wagi) zważyć na niej ucznia pierwszej klasy gimnazjum
waga ta waży najdokładniej towary w opakowaniach 10-kilogramowych

A19. Z jednego zwoju gumki krawieckiej odcięto trzy kawałki: 10cm, 20cm i 30 cm. Gdy na 20-centymetrowym kawału zawieszono (pionowo) ciężki klucz, gumka wydłużyła się o 4cm. Ten sam klucz zawieszano następnie na dwóch pozostałych kawałach gumy i zmierzono wydłużenia. Który zestaw przedstawia otrzymane wyniki pomiarów?


gumka 10cm          gumka 30cm
wydłużenie            wydłużenie
4cm                    4cm
2cm                    8cm
8cm                    2cm
2cm                    6cm

A20. Gumki z zadania A19 połączono szeregowo w jedną gumkę długości 60cm. Gdy powieszono na niej klucz, wydłużenie gumki było równe:

sumie wydłużeń poszczególnych kawałków
iloczynowi wydłużeń poszczególnych kawałków
średniej wartości wydłużeń poszczególnych kawałków
1/3 początkowej długości gumki

A21. Siłomierz, jaki możesz zobaczyć w szkolnej pracowni, był (i pewnie jeszcze do dziś jest) używany jako prosta waga sprężynowa stosowana na targu do ważenia owoców, warzyw i innych produktów. Gdy chciałeś sobie sam wykonać podobna wagę z gumki modelarskiej, ktoś dał ci cztery rady, z których jedna była fałszywa. Którą radę odrzucisz?

Im dłuższą gumkę zastosujesz, tym czulsza będzie twoja waga.
Gumka nie jest najlepszym materiałem, gdyż może nie rozciągać się proporcjonalnie do obciążenia, czyli nie zachowywać się zgodnie z prawem Hooke'a.
Im więcej gumek jednakowej długości połączysz równolegle, tym większy ciężar wytrzymają.
Im krótsza jest gumka, tym większa jest jej wytrzymałość na zerwanie.

A22. Gęstość materiału to taka wielkość fizyczna, która informuje nas:

jaką dużą objętość zajmowałby materiał, gdyby miał kształt sześcianu
ile kilogramów substancji znajduje się w określonym naczyniu
ile waży dany materiał na powierzchni Ziemi
ile kilogramów tego materiału mieści się w jednym metrze sześciennym

A23. Gęstość wody wynosi tysiąc kilogramów na metr sześcienny. Aby możliwie dokładnie wyznaczyć gęstość wody, należy:

dysponować jednym metrem sześciennym wody (to około 4 pełne standardowe manny)
dysponować wagą mogącą ważyć ciężary do jednej tony (10 000N)
dysponować czułą wagą i dokładnie wyskalowanym cylindrem miarowym (menzurką)
ciężar wody podzielić przez jej objętość

A24. Średnia gęstość ludzkiego ciała wynosi prawie tyle samo, co gęstość wody. Ta informacja może ci pomóc szybko określić twoją objętość. Wystarczy:

liczbę kilogramów, jaką wskazuje waga, wyrazić w litrach. 50kg - zatem 50 litrów
swoją gęstość (a więc gęstość wody) podzielić przez swoją masę
swoją gęstość w kg/m3 zamienić na kg/l
skorzystać ze specjalnej tabeli przeliczającej gęstość ciała na wzrost i objętość

A25. Gęstość powietrza wynosi około 1,3 kg/m3. Dla uściślenia tej informacji należałoby dodać, że:

dotyczy to powietrza znajdującego się na poziomie morza
taką gęstość ma powietrze na standardowej wysokości 5 km nad poziomem morza
jest to wartość teoretyczna, na przykład w klasie powietrze jest blisko dwukrotnie lżejsze
wielkość ta jest na ogół mniejsza w zimie niż w lecie

A26. Gęstość Ziemi wynosi około 5000 kg/m3 (5 razy więcej niż gęstość wody). Wielkość ta:

dotyczy tylko skorupy ziemskiej
nie uwzględnia masy wody ani powietrza
została obliczona jako gęstość średnia, gdy podzielono masę Ziemi przez jej objętość
to przede wszystkim gęstość płynnego żelaza w jądrze Ziemi

A27. Jeżeli w szklance mieści się około 0,18 kg mąki lub 0,24 kg cukru, to nie jest prawdą, że:

gęstość cukru jest większa od gęstości mąki
stosunek gęstości cukru do gęstości mąki jest jak 4 : 3
gęstość mąki wynosi około 180 kg/m3
3 łyżeczki cukru można zrównoważyć na wadze dwuszalkowej czterema łyżeczkami mąki

A28. Oto stary dowcip (w pewnym sensie na temat gęstości): cegła waży kilo i pół cegły. Ile waży cegła?

kilogram
półtora kilo
dwa kilogramy
trzy kilogramy

A29. Stwierdzenie powietrze jest lżejsze od wody nie musi być prawdziwe. Poniżej podano trzy prawdziwe zdania związane z tym tematem i jedno zdanie fałszywe. Które jest fałszywe?

Ciężar materiału zależy od jego gęstości i objętości.
Można powiedzieć, że litr powietrza jest lżejszy od litra wody.
Cząsteczka tlenu O2 jest cięższa od cząsteczki wody H2O.
W przyrodzie nie ma cieczy, która miałaby gęstość większą od gęstości wody.

A30. Gęstość oleju słonecznikowego wynosi 0,92 kg/l. Gęstość wody destylowanej wynosi 1 kg/l. Gęstość rtęci wynosi około 13 kg/l. Z magazynu należało pobrać: 5 l oleju, 3 l wody i 0,5 l rtęci. Laborant zdecydował, że przyniesie najpierw to, co najcięższe, a na końcu to, co najlżejsze. Przynosił więc w kolejności:

wodę, rtęć, olej
rtęć, wodę, olej
olej, wodę, rtęć
rtęć, olej, wodę

A31. Gęstość, czyli ilość masy zawartej w jednostce objętości, często nazywa się masą właściwą. Odwrotność gęstości, która jest wielkością określającą, jaką objętość zajmuje 1 kg substancji, mogłaby być nazwana:

objętością właściwą
rzadkością
puszystością
ulotnością

A32. Ile litrów (w przybliżeniu) zajmie 1 kg styropianu, którego gęstość wynosi 14 kg/m3 (przypomnijmy: 1 m3 = 1000 l)?

14 l
30 l
70 l
100 l

A33. Gdy mówimy o gęstości materiału, tylko bardziej dociekliwi wiedzą, że mamy na myśli gęstość średnią. Prawdą jest bowiem, że gęstość atomu jest nieporównywalnie mniejsza niż gęstość samego jądra atomowego. Uzasadnienia tego stwierdzenia nie można opierać na:

prawie Archimedesa (jądra atomowe zawsze są na dnie naczynia)
dokładnych pomiarach gęstości materiału jądrowego
obserwacjach, z których wynika, że bardzo małe cząsteczki w ruchu "nie zauważają" materii, która jest dla nich pusta, przezroczysta
tym, że średnica atomu jest około 100 000 razy większa niż średnica jądra


Wersja do druku


do góry