Matura CKE Styczeń 2006 – Fizyka Rozszerzona

Zadanie 24. Żaróweczki (11 pkt)
W celu oświetlenia gabloty zmontowano zestaw składający się ze 100 żaróweczek połączonych szeregowo. Za pomocą miernika uniwersalnego zmierzono:
- omomierzem opór całego układu – 160 $\Omega$,
- woltomierzem napięcie w gniazdku sieci elektrycznej – 230 V,
- miliamperomierzem natężenie prądu w zestawie lampek podłączonym do gniazdka – 180 mA.

Zadanie 25. Słoik (11 pkt)
Podczas przygotowywania konfitur słoiki wstawia się do naczynia z wrzącą wodą, gdzie osiągają temperaturę $T_w = 100^\circ\text{C}$. Następnie zamyka się szczelnie pokrywkę słoika (pozostawiając wewnątrz trochę powietrza) i wyciąga słoik z wody do ostygnięcia. W dalszych rozważaniach przyjmij, że w opisanych warunkach powietrze zamknięte w słoiku możemy traktować jak gaz doskonały. Pomiń wpływ ciśnienia pary wodnej na ciśnienie wewnątrz słoika oraz nie uwzględniaj zmian objętości słoika i konfitur. Przyjmij ciśnienie atmosferyczne za równe $p_0 = 1013\text{ hPa}$.

Zadanie 26. Silnik elektryczny (10 pkt)
Silnik elektryczny na prąd stały zasilany jest z baterii o SEM $\varepsilon = 12\text{ V}$. Podczas pracy silnika przez jego uzwojenia płynie prąd o natężeniu $I = 2\text{ A}$, natomiast gdy wirnik tego silnika jest całkowicie zahamowany, przez jego uzwojenie płynie większy prąd o natężeniu $I_0 = 3\text{ A}$. Opór wewnętrzny baterii pomijamy.

Zadanie 28. Sonda Pioneer (9 pkt)
Pod koniec kwietnia wielki radioteleskop w Madrycie wykrył słaby sygnał sztucznego pochodzenia z kierunku konstelacji Byka. To nie kosmici. Odezwała się sonda Pioneer 10, która z niewiadomych przyczyn milczała, od ośmiu miesięcy. [...]
Sygnał miał moc słabszą niż miliardowa ($10^{-9}$) część bilionowej($10^{-12}$) części wata. Leciał do Ziemi prawie 11 godzin. To dlatego, że Pioneer 10 zawędrował już bardzo daleko - jest dziś w odległości dwa razy większej od Słońca niż planeta Pluton, czyli ok. 11,2 mld km. [...]
Teraz Pioneer 10 leci z prędkością 13 km/s w kierunku czerwonej gwiazdy Aldebaran w konstelacji Byka, która jest oddalona o 71 lat świetlnych i 155 razy jaśniejsza niż nasze Słońce. Sonda zmaga się tylko z upływem czasu. - Nasza gwarancja skończyła się już po 21 miesiącach, a dziś upływa 28. rok działania sondy - mówi szef misji Larry Lasher z NASA. Pioneer 10 jest zasilany przez radioaktywny pluton-238. Rozpad plutonu generuje ciepło, zamieniane potem na elektryczność. Pluton wprawdzie rozpada się dość wolno - połowa paliwa znika po 92 latach, ale szybciej ulegają degradacji elementy, które przekształcają ciepło w prąd elektryczny....
(na podstawie: Piotr Cieśliński, Wieści z daleka. Gazeta Wyborcza 4 maja 2001 r.)