Jakie są podobieństwa i różnice pomiędzy polem grawitacyjnym a elektrostatycznym?
Na poniższej ilustracji umieszono 3 pary obrazów dotyczących 3 różnych układów źródeł pól. Każda para, to porównanie pola grawitacyjnego i elektrostatycznego.
RxnjU4scw4CDd
Ilustracja 1. W środku jest małe kółko z literą duże M, które symbolizuje masę. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku do masy. Ilustracja 2. Na poziomej linii prostej położone są dwa małe kółka, które symbolizują dwie masy. W obu kółkach jest litera duże M. W połowie odległości między kółkami biegnie pionowa linia prosta. Z każdego kółka wychodzą we wszystkich kierunkach linie, które łagodnymi łukami odchylają się od linii pionowej rozdzielającej masy. Linie najbliższe pionowej linii prostej zbliżają się do niej asymptotycznie w górę i w dół. Strzałki na każdej linii skierowane są w stronę masy, z której wychodzi linia. Na linii pionowej strzałka w górnej części skierowana jest w dół, w dolnej części do góry. Na linii poziomej między masami na prawo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w prawo, na lewo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w lewo. Ilustracja 3. Na dole jest pozioma linia prosta z zacieniowanym wąskim obszarem pod linią. Nad linią poziomą jest wiele pionowych półprostych ze strzałkami skierowanymi w dół. Półproste pionowe kończą się na linii poziomej. Ilustracja 4. W środku jest małe kółko ze znakiem plus, które symbolizuje ładunek dodatni. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku od ładunku. Ilustracja 5. Na poziomej linii prostej są dwa małe kółka, które symbolizują dwa ładunki. W lewym kółku jest znak plus oznaczający ładunek dodatni, w prawym znak minus oznaczający ładunek ujemny. Z każdego kółka we wszystkich kierunkach wychodzą linie. Na prawo od ładunku ujemnego linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Na lewo od ładunku dodatniego linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Między ładunkami linie są łukami, których końce stanowią ładunki. Strzałki na liniach skierowane są od ładunku dodatniego do ładunku ujemnego. Ilustracja 6. Na rysunku są dwa równoległe, wąskie prostokąty ułożone pionowo, które symbolizują okładki kondensatora płaskiego. Przy lewej okładce są znaki plus, przy prawej znaki minus. Między okładkami jest wiele poziomych odcinków, których końce leżą na okładkach. Strzałki na odcinkach skierowane są w prawo.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
Polecenie 1
RosJO96z7TYH2
Jakie widzisz analogie w charakterze pól pokazanych na powyższej ilustracji? 1 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6 2 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6 3 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6
Jakie widzisz analogie w charakterze pól pokazanych na powyższej ilustracji? 1 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6 2 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6 3 Możliwe odpowiedzi: 1. 5, 2. 4, 3. 6
Połącz w pary ilustracje opisujące podobny charakter pól.
5, 6, 4
1
2
3
1
Polecenie 1
Które pary opisują podobny charakter pól?
uzupełnij treść
2 i 5, 3 i 6, 1 i 4
Polecenie 2
RMo9xBzsNm0JT
Ilustracja 1.
W środku jest małe kółko z literą duże M, które symbolizuje masę. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku do masy.
Ilustracja 2.
Na poziomej linii prostej położone są dwa małe kółka, które symbolizują dwie masy. W obu kółkach jest litera duże M. W połowie odległości między kółkami biegnie pionowa linia prosta. Z każdego kółka wychodzą we wszystkich kierunkach linie, które łagodnymi łukami odchylają się od linii pionowej rozdzielającej masy. Linie najbliższe pionowej linii prostej zbliżają się do niej asymptotycznie w górę i w dół. Strzałki na każdej linii skierowane są w stronę masy, z której wychodzi linia. Na linii pionowej strzałka w górnej części skierowana jest w dół, w dolnej części do góry. Na linii poziomej między masami na prawo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w prawo, na lewo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w lewo.
Ilustracja 3.
Na dole jest pozioma linia prosta z zacieniowanym wąskim obszarem pod linią. Nad linią poziomą jest wiele pionowych półprostych ze strzałkami skierowanymi w dół. Półproste pionowe kończą się na linii poziomej.
Ilustracja 4.
W środku jest małe kółko ze znakiem plus, które symbolizuje ładunek dodatni. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku od ładunku.
Ilustracja 5.
Na poziomej linii prostej są dwa małe kółka, które symbolizują dwa ładunki. W lewym kółku jest znak plus, w prawym minus. Z każdego kółka we wszystkich kierunkach wychodzą linie. Na prawo od kółka ze znakiem minus linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Na lewo od kółka ze znakiem plus linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Między kółkami linie są łukami, których końce stanowią ładunki. Strzałki na liniach skierowane są od kółka ze znakiem plus do kółka ze znakiem minus.
Ilustracja 6.
Na rysunku są dwa równoległe, wąskie prostokąty ułożone pionowo. Przy lewym prostokącie są znaki plus, przy prawym znaki minus. Między okładkami jest wiele poziomych odcinków, których końce leżą na krawędziach prostokątów. Strzałki na odcinkach skierowane są w prawo.
Ilustracja 1.
W środku jest małe kółko z literą duże M, które symbolizuje masę. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku do masy.
Ilustracja 2.
Na poziomej linii prostej położone są dwa małe kółka, które symbolizują dwie masy. W obu kółkach jest litera duże M. W połowie odległości między kółkami biegnie pionowa linia prosta. Z każdego kółka wychodzą we wszystkich kierunkach linie, które łagodnymi łukami odchylają się od linii pionowej rozdzielającej masy. Linie najbliższe pionowej linii prostej zbliżają się do niej asymptotycznie w górę i w dół. Strzałki na każdej linii skierowane są w stronę masy, z której wychodzi linia. Na linii pionowej strzałka w górnej części skierowana jest w dół, w dolnej części do góry. Na linii poziomej między masami na prawo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w prawo, na lewo od przecięcia linii poziomej i pionowej strzałka skierowana jest w lewo.
Ilustracja 3.
Na dole jest pozioma linia prosta z zacieniowanym wąskim obszarem pod linią. Nad linią poziomą jest wiele pionowych półprostych ze strzałkami skierowanymi w dół. Półproste pionowe kończą się na linii poziomej.
Ilustracja 4.
W środku jest małe kółko ze znakiem plus, które symbolizuje ładunek dodatni. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku od ładunku.
Ilustracja 5.
Na poziomej linii prostej są dwa małe kółka, które symbolizują dwa ładunki. W lewym kółku jest znak plus, w prawym minus. Z każdego kółka we wszystkich kierunkach wychodzą linie. Na prawo od kółka ze znakiem minus linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Na lewo od kółka ze znakiem plus linie łagodnymi łukami odchylają się od linii poziomej. Między kółkami linie są łukami, których końce stanowią ładunki. Strzałki na liniach skierowane są od kółka ze znakiem plus do kółka ze znakiem minus.
Ilustracja 6.
Na rysunku są dwa równoległe, wąskie prostokąty ułożone pionowo. Przy lewym prostokącie są znaki plus, przy prawym znaki minus. Między okładkami jest wiele poziomych odcinków, których końce leżą na krawędziach prostokątów. Strzałki na odcinkach skierowane są w prawo.
Dopasuj określenia opisujące rodzaj pola prezentowanego na poszczególnych rysunkach.
Pole elektrostatyczne jednorodne między okładkami kondensatora płaskiego, Pole elektrostatyczne dwóch równych ładunków różnoimiennych, Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego, Pole grawitacyjne dwóch równych mas, Pole grawitacyjne masy punktowej, Pole grawitacyjne jednorodne w pobliżu powierzchni Ziemi
.................
.................
.................
.................
.................
.................
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
1
Polecenie 2
Zdefiniuj rodzaj pola prezentowanego na poszczególnych rysunkach.
uzupełnij treść
Pole grawitacyjne masy punktowej
Pole grawitacyjne dwóch równych mas
Pole grawitacyjne jednorodne w pobliżu powierzchni Ziemi
Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego
Pole elektrostatyczne dwóch równych ładunków różnoimiennych
Pole elektrostatyczne jednorodne między okładkami kondensatora płaskiego
Polecenie 3
Przeanalizuj podstawowe informacje dotyczące natężenia pola, wielkości działających sił i kierunku linii pola grawitacyjnego i elektrostatycznego w poniższych przypadkach. Kliknij na rysunek, a po jego powiększeniu dowiesz się, jak zmieniają się własności obu pól przy przejściu z punktu A do C.
Przeanalizuj podstawowe informacje dotyczące natężenia pola, wielkości działających sił i kierunku linii pola grawitacyjnego i elektrostatycznego w poniższych przypadkach. Zapoznaj się z opisem alternatywnym rysunku, z którego dowiesz się, jak zmieniają się własności obu pól przy przejściu z punktu A do C.
RB7jPV6hyFTY3
Po lewej stronie rysunku jest małe kółko z literą duże M, które symbolizuje masę. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku do masy.
Na jednej z linii zaznaczony jest punkt A położony w dużej odległości od masy M. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt A. Daleko od źródła – małe natężenie pola – małe siły”.
Na tej samej linii zaznaczony jest punkt C położony w małej odległości od masy M. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt C. Blisko od źródła – duże natężenie pola – duże siły”.
Między punktami A i C na linii jest strzałka skierowana do masy M. Strzałka otoczona jest czerwonym okręgiem, który oznaczony jest literą B. Przy literze B jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt B. Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałaby się masa umieszczona w polu.”
Po prawej stronie rysunku jest małe kółko ze znakiem plus, które symbolizuje ładunek dodatni. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku od ładunku.
Na jednej z linii zaznaczony jest punkt A położony w dużej odległości od ładunku. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt A. Daleko od źródła – małe natężenie pola – małe siły”.
Na tej samej linii zaznaczony jest punkt C położony w małej odległości od ładunku. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt C. Blisko od źródła – duże natężenie pola – duże siły”.
Między punktami A i C na linii jest strzałka skierowana od ładunku. Strzałka otoczona jest czerwonym okręgiem, który oznaczony jest literą B. Przy literze B jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt B. Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałby się ładunek próbny dodatni umieszczony w polu.”
Po lewej stronie rysunku jest małe kółko z literą duże M, które symbolizuje masę. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku do masy.
Na jednej z linii zaznaczony jest punkt A położony w dużej odległości od masy M. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt A. Daleko od źródła – małe natężenie pola – małe siły”.
Na tej samej linii zaznaczony jest punkt C położony w małej odległości od masy M. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt C. Blisko od źródła – duże natężenie pola – duże siły”.
Między punktami A i C na linii jest strzałka skierowana do masy M. Strzałka otoczona jest czerwonym okręgiem, który oznaczony jest literą B. Przy literze B jest wyjaśnienie: „Pole grawitacyjne masy punktowej – punkt B. Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałaby się masa umieszczona w polu.”
Po prawej stronie rysunku jest małe kółko ze znakiem plus, które symbolizuje ładunek dodatni. Ze środka kółka wychodzą na wszystkie strony linie proste ze strzałkami skierowanymi w kierunku od ładunku.
Na jednej z linii zaznaczony jest punkt A położony w dużej odległości od ładunku. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt A. Daleko od źródła – małe natężenie pola – małe siły”.
Na tej samej linii zaznaczony jest punkt C położony w małej odległości od ładunku. Przy tym punkcie jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt C. Blisko od źródła – duże natężenie pola – duże siły”.
Między punktami A i C na linii jest strzałka skierowana od ładunku. Strzałka otoczona jest czerwonym okręgiem, który oznaczony jest literą B. Przy literze B jest wyjaśnienie: „Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego – punkt B. Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałby się ładunek próbny dodatni umieszczony w polu.”
1
2
3
4
5
6
1. Pole grawitacyjne masy punktowej - punkt A Daleko od źródła -> małe natężenie pola -> małe siły
2. Pole grawitacyjne masy punktowej - punkt B Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałaby się masa umieszczona w polu
3. Pole grawitacyjne masy punktowej - punkt C Blisko od źródła -> duże natężenie pola -> duże siły
4. Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego - punkt A Daleko od źródła -> małe natężenie pola -> małe siły
5. Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego - punkt B Strzałka wskazuje kierunek, w którym poruszałby się ładunek próbny (dodatni) umieszczony w polu
6. Pole elektrostatyczne ładunku punktowego dodatniego - punkt C Blisko od źródła -> duże natężenie pola -> duże siły
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
