Koło olimpijskie z fizyki
V LO im. Ks. J. Poniatowskiego
Start w Olimpiadzie Fizycznej jest dość dużym wyzwaniem, które wymaga sporej dyscypliny i pracowitości. Chcąc osiągnąć w niej sukces należy opanować materiał, który wykracza poza poziom umiejętności przewidywany w podstawie programowej (szczególnie jeżeli chodzi o część doświadczalną Olimpiady). Aby Wam pomóc na tej stronie będą znajdowały się materiały z zajęć i nie tylko. Koło będzie póki co, ze względu na sytuację epidemiczną, prowadzone zdalnie za pośrednictwem platformy Zoom.
W tym roku koło będzie podzielone na dwie grupy, dlatego strona ta zostanie także rozdzielona na dwie części.
KOŁO OLIMPIJSKIE - KLASY II (ZAJĘCIA ODWOŁANE!)
KOŁO OLIMPIJSKIE - KLASY III (ZAJĘCIA ODWOŁANE!)
Na obu podstronach będą także dostępne materiały z poprzednich lat.Zakres materiału do Olimpiady Fizycznej:
1. Ruch punktu materialnego
Wielkości skalarne i wektorowe w fizyce, działania na wektorach. Względność ruchu. Prędkość chwilowa i przyspieszenie. Rodzaje ruchów i ich analiza matematyczna. Wykresy parametrów ruchu w zależności od czasu. Zasady dynamiki Newtona. Zasada zachowania pędu, zderzenia. Układy nieinercjalne, siły bezwładności, nieważkość. Siły tarcia i oporu.
2. Bryła sztywna
Moment siły i dźwignia. Równowaga bryły sztywnej. Środek masy. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe. Moment bezwładności. II zasada dynamiki dla ruchu obrotowego. Moment pędu i zasada zachowania momentu pędu.
3. Energia mechaniczna
Praca i moc. Energia kinetyczna, potencjalna, grawitacyjna i sprężystości. Energia ruchu obrotowego bryły sztywnej. Przemiany energii mechanicznej, zasada zachowania energii i rozproszenie energii, sprawność urządzeń.
4. Grawitacja i elementy astronomii
Fazy Księżyca i zaćmienia. Ruch planet. Metody pomiaru odległości w astronomii. Prawo powszechnego ciążenia, jego zastosowanie dla ciał rozciągłych. Pole grawitacyjne, linie pola. Energia potencjalna grawitacji. Satelita geostacjonarny. Prędkości kosmiczne. Prawa Keplera. Rozszerzanie się Wszechświata i Wielki Wybuch.
5. Termodynamika
Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów, ich przemiany. Budowa kryształów. Rozszerzalność ciał stałych, cieczy i gazów. Dyfuzja. Napięcie powierzchniowe. Ciśnienie cieczy i gazów. Gęstość substancji. Siła wyporu w cieczach i gazach. Pojęcie gazu doskonałego, równanie Clapeyrona. Przemiany gazowe. Temperatura bezwzględna i jej związek z ruchem cząsteczek. Ciepło właściwe, ciepło molowe i ciepło przemiany fazowej. I zasada termodynamiki, obliczanie W, Q i ΔU, sprawność cykli termodynamicznych. II zasada termodynamiki.
6. Drgania i fale
Amplituda, okres, częstotliwość. Ruch harmoniczny. Okres drgań wahadła matematycznego i sprężynowego. Mechanizm rozchodzenia się fal mechanicznych, prędkość fali. Fale harmoniczne, długość fali. Odbicie, załamanie i ugięcie fal, zasada Huygensa. Interferencja fal i jej obraz przestrzenny. Fale stojące i wytwarzanie dźwięków w instrumentach muzycznych. Zjawisko Dopplera. Infradźwięki i ultradźwięki.
7. Elektryczność
Elektryzowanie ciał. Przewodniki i izolatory. Prawo Coulomba, energia oddziaływania ładunków. Zasada zachowania ładunku. Natężenie pola elektrycznego i napięcie. Linie pola elektrycznego i ich interpretacja. Kondensator, pojemność kondensatora i energia naładowanego kondensatora. Przewodniki w polu elektrycznym, rola ostrzy, klatka Faradaya.
8. Prąd stały
Natężenie prądu elektrycznego. Prawo Ohma. Zależność oporu metali i półprzewodników od temperatury. Praca i moc prądu. Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny. Obwody elektryczne i prawa Kirchhoffa. Opór zastępczy.
9. Magnetyzm
Linie pola magnetycznego, ich przebieg w okolicy magnesów stałych i przewodników z prądem. Wektor indukcji magnetycznej, siła elektrodynamiczna i siła Lorentza. Indukcja magnetyczna przewodnika liniowego, pętli i zwojnicy. Materiały magnetyczne. Zasada działania silnika elektrycznego. Strumień indukcji magnetycznej. Indukcja elektromagnetyczna, reguła Lenza. Prądnica i transformator. Samoindukcja. Drgania w obwodach elektrycznych, wartości skuteczne. Dioda i prostowanie prądu przemiennego.
10. Fale elektromagnetyczne i optyka
Zakresy fal elektromagnetycznych. Pomiar prędkości światła. Prostoliniowy bieg światła w ośrodku jednorodnym, cień i półcień. Zwierciadło płaskie, kuliste, ognisko, obrazy w zwierciadle płaskim i kulistym. Załamanie i rozszczepienie światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Soczewki, ogniska, obrazy w soczewce. Interferencja i dyfrakcja światła, długość fali świetlnej, siatka dyfrakcyjna. Polaryzacja światła.
11. Fizyka atomowa
Widma ciągłe i liniowe, fotony. Poziomy energetyczne atomów, budowa atomu wodoru. Zjawisko fotoelektryczne. Powstawanie promieniowania rentgenowskiego. Fale de Broglie’a.
12. Fizyka jądrowa
Budowa jąder atomowych, izotopy. Deficyt masy i energia wiązania. Promienie α, β i γ, schematy rozpadu, czas połowicznego zaniku. Reakcje jądrowe i zasady zachowania. Oddziaływanie promieniowania jądrowego na materię, wykrywanie promieniowania. Rozszczepienie jąder atomowych i jego zastosowania, reakcja łańcuchowa. Reakcje termojądrowe.
13. Wymagania przekrojowe
Analiza jednostek. Szacowanie niepewności pomiaru, obliczanie niepewności względnej. Wykonywanie i analiza wykresów, z uwzględnieniem niepewności pomiarowych. Regresja liniowa. Użycie kalkulatora i komputera. Interpolacja i ekstrapolacja. Wykonywanie i opis doświadczeń i pomiarów z zakresu objętego wymaganiami szczegółowymi.
Więcej informacji na temat OFa jest dostępne na stronie KGOF [link].
Wielkości skalarne i wektorowe w fizyce, działania na wektorach. Względność ruchu. Prędkość chwilowa i przyspieszenie. Rodzaje ruchów i ich analiza matematyczna. Wykresy parametrów ruchu w zależności od czasu. Zasady dynamiki Newtona. Zasada zachowania pędu, zderzenia. Układy nieinercjalne, siły bezwładności, nieważkość. Siły tarcia i oporu.
2. Bryła sztywna
Moment siły i dźwignia. Równowaga bryły sztywnej. Środek masy. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe. Moment bezwładności. II zasada dynamiki dla ruchu obrotowego. Moment pędu i zasada zachowania momentu pędu.
3. Energia mechaniczna
Praca i moc. Energia kinetyczna, potencjalna, grawitacyjna i sprężystości. Energia ruchu obrotowego bryły sztywnej. Przemiany energii mechanicznej, zasada zachowania energii i rozproszenie energii, sprawność urządzeń.
4. Grawitacja i elementy astronomii
Fazy Księżyca i zaćmienia. Ruch planet. Metody pomiaru odległości w astronomii. Prawo powszechnego ciążenia, jego zastosowanie dla ciał rozciągłych. Pole grawitacyjne, linie pola. Energia potencjalna grawitacji. Satelita geostacjonarny. Prędkości kosmiczne. Prawa Keplera. Rozszerzanie się Wszechświata i Wielki Wybuch.
5. Termodynamika
Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów, ich przemiany. Budowa kryształów. Rozszerzalność ciał stałych, cieczy i gazów. Dyfuzja. Napięcie powierzchniowe. Ciśnienie cieczy i gazów. Gęstość substancji. Siła wyporu w cieczach i gazach. Pojęcie gazu doskonałego, równanie Clapeyrona. Przemiany gazowe. Temperatura bezwzględna i jej związek z ruchem cząsteczek. Ciepło właściwe, ciepło molowe i ciepło przemiany fazowej. I zasada termodynamiki, obliczanie W, Q i ΔU, sprawność cykli termodynamicznych. II zasada termodynamiki.
6. Drgania i fale
Amplituda, okres, częstotliwość. Ruch harmoniczny. Okres drgań wahadła matematycznego i sprężynowego. Mechanizm rozchodzenia się fal mechanicznych, prędkość fali. Fale harmoniczne, długość fali. Odbicie, załamanie i ugięcie fal, zasada Huygensa. Interferencja fal i jej obraz przestrzenny. Fale stojące i wytwarzanie dźwięków w instrumentach muzycznych. Zjawisko Dopplera. Infradźwięki i ultradźwięki.
7. Elektryczność
Elektryzowanie ciał. Przewodniki i izolatory. Prawo Coulomba, energia oddziaływania ładunków. Zasada zachowania ładunku. Natężenie pola elektrycznego i napięcie. Linie pola elektrycznego i ich interpretacja. Kondensator, pojemność kondensatora i energia naładowanego kondensatora. Przewodniki w polu elektrycznym, rola ostrzy, klatka Faradaya.
8. Prąd stały
Natężenie prądu elektrycznego. Prawo Ohma. Zależność oporu metali i półprzewodników od temperatury. Praca i moc prądu. Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny. Obwody elektryczne i prawa Kirchhoffa. Opór zastępczy.
9. Magnetyzm
Linie pola magnetycznego, ich przebieg w okolicy magnesów stałych i przewodników z prądem. Wektor indukcji magnetycznej, siła elektrodynamiczna i siła Lorentza. Indukcja magnetyczna przewodnika liniowego, pętli i zwojnicy. Materiały magnetyczne. Zasada działania silnika elektrycznego. Strumień indukcji magnetycznej. Indukcja elektromagnetyczna, reguła Lenza. Prądnica i transformator. Samoindukcja. Drgania w obwodach elektrycznych, wartości skuteczne. Dioda i prostowanie prądu przemiennego.
10. Fale elektromagnetyczne i optyka
Zakresy fal elektromagnetycznych. Pomiar prędkości światła. Prostoliniowy bieg światła w ośrodku jednorodnym, cień i półcień. Zwierciadło płaskie, kuliste, ognisko, obrazy w zwierciadle płaskim i kulistym. Załamanie i rozszczepienie światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Soczewki, ogniska, obrazy w soczewce. Interferencja i dyfrakcja światła, długość fali świetlnej, siatka dyfrakcyjna. Polaryzacja światła.
11. Fizyka atomowa
Widma ciągłe i liniowe, fotony. Poziomy energetyczne atomów, budowa atomu wodoru. Zjawisko fotoelektryczne. Powstawanie promieniowania rentgenowskiego. Fale de Broglie’a.
12. Fizyka jądrowa
Budowa jąder atomowych, izotopy. Deficyt masy i energia wiązania. Promienie α, β i γ, schematy rozpadu, czas połowicznego zaniku. Reakcje jądrowe i zasady zachowania. Oddziaływanie promieniowania jądrowego na materię, wykrywanie promieniowania. Rozszczepienie jąder atomowych i jego zastosowania, reakcja łańcuchowa. Reakcje termojądrowe.
13. Wymagania przekrojowe
Analiza jednostek. Szacowanie niepewności pomiaru, obliczanie niepewności względnej. Wykonywanie i analiza wykresów, z uwzględnieniem niepewności pomiarowych. Regresja liniowa. Użycie kalkulatora i komputera. Interpolacja i ekstrapolacja. Wykonywanie i opis doświadczeń i pomiarów z zakresu objętego wymaganiami szczegółowymi.
Więcej informacji na temat OFa jest dostępne na stronie KGOF [link].
Literatura
Zbiory zadań:
J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawa, Zbiór zadań z fizyki t. 1 i 2, wyd. WNT
P. Janiszewski, J. Mostowski, 50 lat olimpiad fizycznych, wyd. PWN
W. Gorzkowski, 25 lat olimpiad fizycznych, wyd. WSiP
W. Gorzkowski, Zadania z fizyki z całego świata, wyd. WNT
G. A. Bendrikow, et al., Zadania z fizyki, wyd. PWN
W. Krysicki, L. Włodarski, Analiza matematyczna w zdaniach, wyd. PWN
Podręczniki:
Podręczniki szkole
D. Halliday, R. Resnick, Fizyka t. 1 i 2, wyd. PWN
E.I. Butikov, A.A. Bykov, A.S. Kondrat'ev, Fizyka t. 1 i 2, wyd. PWN
J. Orear, Fizyka, wyd. WNT
R. P. Feynman, Feynmana wykłady z fizyki, t. 1-3, wyd. WNT
J. Gaj, Laboratorium fizyczne w domu, wyd. WNT
W. K. Kobuszkin, Metodyka rozwiązywania zadań z fizyki, wyd. PWN