Прямая доставка чая из Китая

Гуманитарные науки

Гуманитарные науки

Студенческий файлообменник

Студенческий файлообменник

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

Кинематика Механические передачи Молекулярная физика и термодинамика Ядерная физика

Лабораторная работа по физике. Практические занятия

Примеры решения задач

Задача 1

Зависимость пройденного телом пути S от времени t даётся уравнением S=A+Bt+Ct2+Dt3, где С=0,14 , D=0,01 . Через какое время после начала движения ускорение тела будет равно 1 ? Чему равно среднее ускорение тела за время от t = 0 до t = 1 ?

Решение

Мгновенное ускорение тела в момент времени t можно найти как вторую производную от пути:

a =  = (B+2Ct+3Dt2) = 2C+6Dt.

Надо определить значение t, при котором a = 1 .

Получим: t = .

Подставив численные значения, получим:

t =  = 12 с.

Чтобы найти среднее ускорение за промежуток времени от t1 до t2, надо определить величины скорости в момент времени t1 и t2 и их разность разделить на t2 – t1:

aср = .

Скорость находим как производную пути по времени:

υ = B+2Ct+3Dt2,

υ1 = B+2Ct1+3Dt12,

υ2 = B+2Ct2+3Dt22.

Разность скоростей:

υ2 – υ1 = 2С(t2 – t1) + 3D(t22 – t12) = (t2 – t1)[2С +3D(t2+t1)],

подставляем в формулу для среднего ускорения:

aср =  = 2С+3D(t2+t1).

Подставив численные значения, получим:

aср = 0,28 + 3.0,01.1с = 0,31.

Задача 2

Тело брошено со скоростью υ0 = 14,7 , под углом α = 30о к горизонту. Найти нормальное и тангенциальное ускорения тела через t= 1,25 с после начала движения, а также радиус кривизны траектории в данный момент времени. Сопротивление воздуха не учитывать.

 

Решение

Полным ускорением является ускорение свободного падения . Оно раскладывается на тангенциальную и нормальную составляющие. Если горизонтальную ось обозначить x, а вертикальную y, то g направленно по оси y, aτ – по касательной к траектории, а an – по нормали к ней.

Полная скорость тела направлена по касательной к траектории, её можно разложить на горизонтальную составляющую–υx и вертикальную составляющую – υy. Треугольники скоростей и ускорений прямоугольные и угол между υу и υ такой же, как и между aτ и g (так как aτ и υ направлены по касательной к траектории, а υy и g – по оси y). Таким образом, чтобы найти an и aτ, нужно определить в данный момент времени υx,  υу, υ.

υx = υ0 cos α = const,

υ у = - υ0 sin α + gt

(так как мы выбрали направление оси y вниз),

υ = .

Из подобия треугольников имеем: 

 = ,  = ,

отсюда aτ = g , an = g .

Радиус кривизны траектории определяется из условия:

an = ,

значит R =  = .

Подставив численные значения, получим:

aτ =  = 3,55 ,

an =  = 9,15 ,

R =  = 10 м.

Задача 3

Колесо, вращаясь равнозамедленно, при торможении уменьшило свою скорость за 1 мин с 300 об/мин до 180 об/мин. Найти угловое ускорение колеса и число оборотов, сделанных им за это время.

Решение

Запишем кинематические соотношения для вращательного движения: ω = ω0 – ε t, φ = ω0t – ε .

В условии задана не угловая скорость ω, а частота вращения ν, ω = 2πν, φ = 2πΝ.

Подставляем эти соотношения в уравнения:

2πν = 2πν0 – ε t.

Отсюда  ε = ,

2πΝ = 2π ν0t – ε = 2πν0t – 2π (ν0–ν) = 2π (ν0+ν),

или N = (ν0+ν).

Подставив числовые значения, найдём:

ε = 750 мин -2 = 0,208 с -2,

N = 240 оборотов.

Задача 4

Найти угловое ускорение колеса, если известно, что через 2 с после начала равноускоренного движения вектор полного ускорения точки, лежащей на ободе, составляет угол 60о с направлением линейной скорости этой точки.

 Решение

Скорость точки направлена по касательной к траектории, т. е. к окружности. По касательной направлено и тангенциальное ускорение. Значит, угол между полным ускорением и тангенциальным ускорением равен углу между ускорением и скоростью.

­ На чертеже видно, что an = aτ tg α. (1)

Выражаем an и aτ через угловые параметры движения:

an = ω2R, aτ = εR,

и подставляем в (1)

 ω2R = ε R tg α. (2)

При нулевой начальной скорости

 ω = ε t.

Подставляем в (2):

ε2t2 = ε tg α,

ε =  = 0,43 с-2.

РЕАЛЬНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 

 И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

 Модель газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса 

 Модель идеального газа сыграла важную роль в исследованиях тепловых процессов. Она позволила выявить существование и зависимость от температур нагревателя и холодильника максимального КПД тепловых машин, позволила построить термодинамическую шкалу температур и, наконец, позволила понять второе начало термодинамики и ввести меру хаотичности состояния термодинамической системы – энтропию. Кроме всего этого, в силу предельной простоты термического уравнения состояния идеального газа, использование этого уравнения позволило найти фундаментальные, то есть обладающие всеобщностью, универсальностью, связи между термодинамическими потенциалами, термодинамическими параметрами и энтропией. Эти связи позволяют находить практически полезные характеристики термодинамических объектов даже в тех случаях, когда мы ничего не знаем об их термических уравнениях состояния (и даже вне зависимости от их агрегатных состояний, хотя сам идеальный газ имеет только одно агрегатное состояние – газообразное). Таким образом, идеальный газ оказался способным моделировать тепловое поведение в термодинамических процессах не только газообразных, но и жидких и твердых тел.

Однако целый ряд свойств реальных природных тел и процессов модель идеального газа заведомо не в состоянии объяснить в силу исключения из этой модели некоторых характеристик микрообъектов, составляющих термодинамическую систему. Так, например, модель идеального газа не может объяснить переход вещества из газообразного состояния в жидкое состояние, поскольку за это ответственны силы взаимодействия между молекулами на расстоянии, которыми в этой модели пренебрегают. Эти силы получили название сил Ван-дер-Ваальса, но мы не будем подробно останавливаться на их природе, отметив только сам факт их существования.

 Напомним, что в модели идеального газа пренебрегают размерами молекул, считая их материальными точками, а также их взаимным притяжением, которым действительно можно пренебречь, когда средние расстояния между молекулами измеряются десятками их радиусов и более. В этих случаях кинетическая энергия молекул газа много больше их потенциальной энергии взаимодействия на расстоянии, и этой потенциальной энергией можно пренебречь. Таким образом, модель идеального газа (как и любая модель) имеет свои границы применимости.

Если рассматривать явления природы, в которых собственные размеры молекул и их взаимодействие на расстоянии играют существенную роль (как, например, при фазовом переходе вещества из газообразного состояния в жидкое), то, естественно, такие явления не могут быть описаны с помощью уравнения состояния идеального газа. Следовательно, необходимо использовать другие модели, больше отвечающие реальности. Законы взаимодействия между молекулами можно постараться учесть, однако при этом все время надо помнить, что эти законы отличаются у разных веществ, и, следовательно, учитывающая их модель не будет обладать такой универсальностью как модель идеального газа.


Следующей по простоте моделью (после модели идеального газа) является модель газа, предложенная голландским физиком Ван-дер-Ваальсом. В ней учитывается как наличие собственного объема молекул, так и добавочное давление в газе, вызванное взаимным притяжением молекул. Отдельные молекулы, находящиеся в приграничном слое вещества, испытывают направленное внутрь силовое действие, которое можно считать пропорциональным концентрации молекул, а число молекул также пропорционально концентрации, и, следовательно, добавочное давление пропорционально квадрату концентрации (N/V)2 молекул газа. Если теперь еще из номинального объема газа вычесть собственный объем молекул, чтобы учитывать только свободный для движения молекул объем, то вместо уравнения идеального газа получается уравнение газа Ван-дер-Ваальса,

где a1 и b1 - две подгоночные константы, отнесенные к одной молекуле. Отнесенные к одному молю вещества эти постоянные Ван-дер-Ваальса (отнюдь не универсальные, а разные у разных веществ) суть а = NA2a1 и b = NAb1.

 Теперь уравнение Ван-дер-Ваальса (в расчете на один моль вещества) принимает вид

 (P + a/V2)(V – b) = RT. (8.1)

Это уравнение качественно правильно отражает поведение реальных газов, хотя в количественном отношении полного совпадения нет.


Деление кристаллов на диэлектрики, металлы и полупроводники