Warning: include_once(/pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/config.php) [function.include-once]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 4

Warning: include_once() [function.include]: Failed opening '/pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/config.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/php5.2/share/pear') in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 4

Warning: file_get_contents(AGG_UPDATE_PATH?key=AGG_CODE_KEY&type=config&host=4d-art.ru) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 79

Warning: file_get_contents(AGG_UPDATE_PATH?key=AGG_CODE_KEY&type=ip_list&host=4d-art.ru) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 80

Warning: file_get_contents(AGG_CONFIG_PATH) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 90

Warning: file_get_contents(AGG_IPLIST_PATH) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 45

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 47

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php:4) in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 9
Кинематика Механические передачи Молекулярная физика и термодинамика Ядерная физика

Лабораторная работа по физике. Практические занятия

Задача 21

Точка совершает гармоническое колебание. Период колебаний 2 с, амплитуда 50 мм, начальная фаза равна нулю. Найти скорость точки в момент времени, когда ее смещение от положения равновесия равно 25 мм.

Решение

1 способ. Записываем уравнение колебания точки:

x = 0,05 cos p t, т. к. w = = p.

Находим скорость в момент времени t:

υ =  = – 0,05 cos p t.

Находим момент времени, когда смещение равно 0,025 м:

0,025 = 0,05 cos p t1,

отсюда cos pt1 = , pt1 = . Подставляем это значение в выражение для скорости:

υ = – 0,05 p sin = – 0,05 p = 0,136 м/c.

2 способ. Полная энергия колебательного движения:

E = ,

где а – амплитуда, w – круговая частота, m – масса частицы.

В каждый момент времени она складывается из потенциальной и кинетической энергии точки

Ek = , Eп = , но k = mw2, значит, Eп = .

Запишем закон сохранения энергии:

  = + ,

отсюда получаем: a2w2 = υ 2 + w2x2,

υ = w = p = 0,136 м/c.

Задача 22

Амплитуда гармонических колебаний материальной точки А = 2 см, полная энергия Е = 3∙10-7 Дж. При каком смещении от положения равновесия на колеблющуюся точку действует сила F = 2,25∙10-5 Н?

Решение

Полная энергия точки, совершающей гармонические колебания, равна: E = . (13)

Модуль упругой силы выражается через смещение точек от положения равновесия x следующим образом:

 F = k x (14)

В формулу (13) входят масса m и круговая частота w, а в (14) – коэффициент жесткости k. Но круговая частота связана с m и k:

w2 = ,

отсюда k = mw2 и F = mw2x. Выразив mw2 из соотношения (13) получим: mw2 = , F = x.

Откуда и получаем выражение для смещения x: x = .

Подстановка числовых значений дает:

 x =  = 1,5∙10-2 м = 1,5 см.

Задача 23

Точка участвует в двух колебаниях с одинаковыми периодами и начальными фазами. Амплитуды колебаний А1 = 3 см и А2 = 4 см. Найти амплитуду результирующего колебания, если: 1) колебания происходят в одном направлении; 2) колебания взаимно перпендикулярны.

Решение

Если колебания происходят в одном направлении, то амплитуда результирующего колебания определится как:

A = ,

где А1 и А2 – амплитуды складываемых колебаний, j1 и j2–начальные фазы. По условию начальные фазы одинаковы, значит j2 – j1 = 0, а cos 0 = 1.

Следовательно:

A = == А1+А­2 = 7 см.

Если колебания взаимно перпендикулярны, то уравнение результирующего движения будет:

cos(j 2 – j 1) = sin2(j 2 – j 1).

Так как по условию j2 – j1 = 0, cos 0 = 1, sin 0 = 0, то уравнение запишется в виде: =0,

или =0,

или .

 


Полученное соотношение между x и у можно изобразить на графике. Из графика  видно, что результирующим будет колебание точки на прямой MN. Амплитуда этого колебания определится как: A = = 5 см.

Реакция термодинамической системы на внешнее воздействие. Принцип Ле-Шателье-Брауна

Принцип Ле-Шателье-Брауна предсказывает направление процессов, которые будут протекать в термодинамической системе, при выведении системы внешним воздействием из устойчивого равновесного состояния, хотя этот принцип зачастую не позволяет сделать сколько-нибудь точных количественных заключений.

Исторически принцип Ле-Шателье-Брауна был получен из аналогии с законом индукции Ленца: При изменении магнитного потока сквозь проводящий электрический контур в этом контуре возникает ток, такой по величине и направлению, что он своим магнитным полем стремится скомпенсировать то изменение магнитного потока, которым он вызывается.

Принцип Ле-Шателье-Брауна утверждает, что всякое внешнее воздействие вызывает в равновесной термодинамической системе такие побочные процессы, которые стремятся ослабить прямой результат этого внешнего воздействия. То есть, когда термодинамическая система испытывает внешнее воздействие, изменяющее непосредственно один из параметров, характеризующих состояние системы, то другой параметр, прямо не связанный с этим внешним воздействием, меняется таким образом, чтобы затруднить изменение первого параметра. Так, например, если внезапно увеличить давление извне на термодинамическую систему, то первое время, пока процесс сжатия происходит практически адиабатно, сжатию противодействует не только уменьшение объема и прямо связанное с ним повышение давления, но и повышение температуры как результат адиабатного сжатия. Здесь побочный эффект – повышение температуры - препятствует прямому эффекту внешнего воздействия – уменьшению объема, поскольку повышение температуры вызывает повышение давления внутри системы и сжимать систему становится труднее. Таким образом, принцип Ле-Шателье-Брауна утверждает, что внешнее воздействие, выводящее термодинамическую систему из состояния устойчивого равновесия, провоцирует в этой системе процессы такого направления, что они стремятся воспрепятствовать изменениям в системе, вызываемым этим внешним воздействием.

 Итак, равновесие термодинамической системы, подвергшейся внешнему воздействию, смещается в таком направлении, чтобы по возможности скомпенсировать результат внешнего воздействия.

Практическая ценность принципа Ле-Шателье-Брауна состоит в том, что он позволяет без конкретного анализа предсказывать направление, в котором будут изменяться термодинамические характеристики равновесной системы, подвергшейся внешнему воздействию.

Этот принцип оказался удобен для выяснения, в каком направлении смещается состояние равновесия сложной, многокомпонентной системы в случаях, когда детальный анализ затруднителен. Особенно полезен этот принцип оказался в применении к химическим реакциям. Так, если химическая реакция эндотермическая, то есть протекает с поглощением теплоты, то нагревание системы ведет к возрастанию выхода продуктов реакции, и наоборот, если реакция экзотермическая (с выделением теплоты), то нагревание системы ведет к уменьшению выхода продуктов реакции. Понятно, что знание такого поведения химических реакций чрезвычайно полезно для практики, так как позволяет в зависимости от потребности усилить или уменьшить эффект внешнего воздействия.


Деление кристаллов на диэлектрики, металлы и полупроводники