Zamknięcie działu 1

📌 Najważniejsze w pigułce (cały dział)

  1. Wielkość fizyczna = wartość × jednostka; jednostki z 7 podstawowych SI; duże/małe liczby w notacji naukowej; stałe i wartości tablicowe odczytujemy z tablic i karty wzorów.
  2. Szacowanie daje rząd wielkości i kontroluje sens wyniku.
  3. Skalary mają wartość; wektory — wartość, kierunek, zwrot; dodajemy je geometrycznie.
  4. Wykresy ujawniają zależności; proporcjonalność prosta = prosta przez początek.
  5. Obserwacja ≠ doświadczenie; zmieniaj jedną wielkość na raz; dbaj o bezpieczeństwo.
  6. Każdy pomiar ma niepewność; wynik = średnia; zapis z cyframi znaczącymi.
  7. Model = świadome upraszczanie; co istotne, zależy od pytania.
  8. Wiedzę zdobywa się przez dowód, nie autorytet; czytaj krytycznie, poznawaj historię.
  9. [R] Wektory: odejmowanie i rozkład na składowe; [R] dopasowanie prostej $y=ax+b$; [R] hipoteza; [R] błędy systematyczne/przypadkowe i niepewność złożona; [R] cel V — model matematyczny.

📐 Słowniczek definicji działu 1

Termin Definicja (skrótowo)
Wielkość fizyczna mierzalna cecha; wartość × jednostka
Układ SI 7 jednostek podstawowych (m, kg, s, A, K, mol, cd)
Notacja naukowa $a \cdot 10^{n}$, $1 \le
Szacowanie (Fermi) ocena wartości z dokładnością do rzędu wielkości
Skalar wielkość określona samą wartością
Wektor wielkość mająca wartość, kierunek, zwrot
Siła wypadkowa geometryczna suma sił działających na ciało
Proporcjonalność prosta $y/x = \text{const}$; prosta przez początek
Obserwacja śledzenie zjawiska bez ingerencji
Doświadczenie zjawisko w kontrolowanych warunkach, ze zmianą wielkości
Rozdzielczość przyrządu najmniejsza rozróżnialna różnica wartości
Niepewność pomiaru przedział $x_0 \pm \Delta x$
Cyfry znaczące cyfry pewne + pierwsza niepewna
Model fizyczny wyidealizowany obraz zjawiska
Punkt materialny model ciała bez rozmiarów i kształtu
Materiały pomocnicze tablice fizyczne/chemiczne i karta wzorów oraz stałych
[R] Składowe wektora dwa wektory (prostopadłe), których suma daje wektor
[R] Hipoteza sprawdzalne, falsyfikowalne przypuszczenie stawiane przed doświadczeniem
[R] Błąd systematyczny stałe przesunięcie wyniku; nie redukuje go uśrednianie
[R] Błąd przypadkowy losowy rozrzut; redukuje go średnia
[R] Model matematyczny opis modelu fizycznego równaniami

🎒 Sprawdzian działowy

Z1. Wyraź $108\ \text{km/h}$ w $\text{m/s}$.

Pokaż rozwiązanie

$108 : 3{,}6 = 30\ \text{m/s}$.

Z2. Zapisz w notacji naukowej: (a) $5,970,000,000,000,000,000,000,000\ \text{kg}$; (b) $0{,}000,0072\ \text{m}$.

Pokaż rozwiązanie

(a) $5{,}97 \cdot 10^{24}\ \text{kg}$; (b) $7{,}2 \cdot 10^{-6}\ \text{m}$.

Z3. Dwie siły $9\ \text{N}$ i $12\ \text{N}$ pod kątem prostym. Oblicz wypadkową i wyjaśnij, czemu nie wynosi $21\ \text{N}$.

Pokaż rozwiązanie

$F_w = \sqrt{9^2 + 12^2} = \sqrt{225} = 15\ \text{N}$. Nie 21 N, bo siły mają różne kierunki — dodajemy je geometrycznie.

Z4. Tabela: $x$: 1,2,3,4; $y$: 2,5; 5; 7,5; 10. Czy $y \propto x$? Nachylenie?

Pokaż rozwiązanie

Iloraz $y/x = 2{,}5$ (stały) → tak, proporcjonalność. Nachylenie $a = 2{,}5$; prosta przez początek.

Z5. Pięć pomiarów napięcia: $4{,}9;\ 5{,}1;\ 5{,}0;\ 5{,}0;\ 5{,}0\ \text{V}$. Wynik ($\Delta U = 0{,}1\ \text{V}$).

Pokaż rozwiązanie

Średnia $= \tfrac{25{,}0}{5} = 5{,}0\ \text{V}$. Zapis: $U = (5{,}0 \pm 0{,}1)\ \text{V}$.

Z6. Modelujesz lot piłki tenisowej uderzonej z dużą rotacją. Czy model „punkt materialny bez oporu" jest dobry? Uzasadnij.

Pokaż rozwiązanie

Nie. Rotacja i opór powietrza zakrzywiają tor (efekt Magnusa) — decydują o zachowaniu piłki. Model trzeba dobrać do tego, co istotne.

Z7. [R] Siła $F = 100\ \text{N}$ pod kątem $30^\circ$ do poziomu. Rozłóż na składowe ($\cos 30^\circ \approx 0{,}87$, $\sin 30^\circ = 0{,}5$).

Pokaż rozwiązanie

$F_x = 87\ \text{N}$, $F_y = 50\ \text{N}$; $\sqrt{87^2 + 50^2} \approx 100\ \text{N}$. ✓

Z8. [R] Prędkość liczysz z $s = (100 \pm 1)\ \text{m}$ i $t = (10{,}0 \pm 0{,}5)\ \text{s}$. Podaj wartość, niepewność i wskaż, który pomiar psuje wynik bardziej.

Pokaż rozwiązanie

$v = 10\ \text{m/s}$. Niepewności względne: 1% i 5% → ~6%, $\Delta v \approx 0{,}6\ \text{m/s}$; $v = (10{,}0 \pm 0{,}6)\ \text{m/s}$. Pomiar czasu (5%) psuje bardziej.

Z9. [R] Zbuduj model matematyczny rzutu pionowego w górę z prędkością $v_0$ (założenia + kiedy ciało osiągnie najwyższy punkt).

Pokaż rozwiązanie

Założenia: punkt materialny, brak oporu, $g=\text{const}$. $v(t) = v_0 - g t$; najwyżej gdy $v=0$: $t = \tfrac{v_0}{g}$ (dla $v_0=20$, $g\approx 10$: $t=2\ \text{s}$).

🔍 Sprawdź, czy umiesz (cele działu)

  • [ ] Posługiwać się jednostkami SI, przedrostkami, notacją naukową; przeliczać jednostki.
  • [ ] Szacować rząd wielkości i oceniać sensowność wyników.
  • [ ] Rozróżniać skalary i wektory; dodawać wektory graficznie.
  • [ ] Tworzyć/czytać wykresy; rozpoznawać proporcjonalność prostą.
  • [ ] Planować obserwację/doświadczenie i pracować bezpiecznie.
  • [ ] Zapisywać wynik ze średnią, niepewnością i cyframi znaczącymi.
  • [ ] Budować model zjawiska i wskazywać czynniki istotne/nieistotne.
  • [ ] Czytać teksty źródłowe krytycznie i znać przykłady przełomowych odkryć.
  • [ ] [R] Odejmować/rozkładać wektory; dopasować prostą; stawiać hipotezy; rozróżniać błędy; budować model matematyczny (cel V).