Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика.

ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ.

1. Методические указания.

В овладении знаниями по физике большую роль играет систематическое решение задач. Оно помогает анализировать физические явления и выделить обуславливающие их главные факторы, способствует более глубокому пониманию применяемых законов, закрепляет в памяти основные формулы, фундаментальные константы и другие полезные данные, прививает навыки практического применения теории и развивает творческое мышление.

При самостоятельном решении задач целесообразно соблюдать следующие правила:

- выбрать систему единиц, которая наиболее удобна для решения данной задачи, выразить все величины, входящие в условие задачи, в единицах данной системы и выписать их для наглядности столбиком;

- дать схематический чертеж (где это возможно), поясняющий содержание задачи;

- провести решение в общем виде, в буквенных обозначениях, без подстановки числовых значений в промежуточные формулы;

- проверить, дает ли рабочая формула правильную размерность искомой величины;

- подставить в окончательную формулу числовые значения и указать единицу физической величины для полученного результата;

- при подсчете определить количество значащих цифр, пользуясь правилами приближенных вычислений;

- получив числовой ответ, оценить его правдоподобность.

2. Пример решения и оформления задач

Задача.

Диск радиусом R=5 см вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угловой скорости от времени задается уравнением (A=2 рад/c², B= 1 рад/с⁵). Определите для точек на ободе диска к концу первой секунды после начала движения: 1) полное ускорение; 2) число оборотов, сделанных диском.

Дано: R= 5 см = 0,05м, , A=2 рад/c², B= 1 рад/с⁵, t=1 c

Определить: 1) a; 2) N.

Решение.

Полное ускорение , где тангенциальная составляющая ускорения ( – угловое ускорение), а нормальная составляющая ускорения .

По условию задачи , следовательно

; ,

Откуда полное ускорение (1).

Угол поворота диска (N- число оборотов). Поскольку угловая скорость , то для угла поворота получим

Тогда число оборотов, сделанных диском, будет равно

(2)

Ответ: ;

Вычисляя по этим формулам, получим:

1) a= 4,22 м/c²; 2) N=0,477.

Часть 1. Механика

Список основных формул.

Задача 1.

Зависимость пройденного телом пути от времени задается уравнением S = A – Bt + Ct²

+ Dt³. Движение прямолинейное. Определите для тела в интервале времени от t₁ до t ₂ :

1) среднюю скорость;

2) среднее ускорение.

Задача 2.

Кинематическое уравнение движения двух материальных точек имеет вид:

x₁ = A₁ + B₁t + C₁t² и x₂ = A₂ + B₂t + C₂t² , где B₁ = B₂ , C₁ > C_2. Определите:

1) момент времени, для которого скорости этих двух точек будут одинаковы;

2) ускорения a₁ и a₂ для этого момента времени.

Задача 3.

Диск вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угла поворота радиуса диска от времени задается уравнением φ = At² . Определите:

1) угловую скорость диска;

2) угловое ускорение диска;

3) для точки, находящейся на расстоянии r от оси вращения тангенциальное (a_τ), нормальное (a_n) и полное ускорение (a).

Задача 4.

Диск вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угла поворота радиуса диска от времени задается уравнением φ = At² . Определите полное ускорение (a) точки на ободе диска в момент времени t₁, если линейная скорость этой точки в этот момент времени равна v₁.

Задача 5.

Грузы массой m₁ и m₂ соединены нитью, перекинутой через блок (невесомый), укрепленный на конце стола. Коэффициент трения груза m₂ о стол f. Пренебрегая трением в блоке, определите:

1) ускорение, с которым движутся грузы;

2) силу натяжения нити.

m₂

Задача6.

Маховик в виде сплошного диска, момент инерции которого равен I, вращаясь при торможении равно замедленно, за время t₀ уменьшил частоту своего вращения с n₀ до n. Определите:

1) угловое ускорение маховика (ε);

2) момент сил торможения (M);

3) работу сил торможения (A).

Задача 7.

Планета движется по окружности вокруг Солнца (с массой M_с) со скоростью v. Определить период обращения этой планеты вокруг Солнца.

Задача 8.

Спутник вращается по круговой орбите вокруг Земли на высоте h от ее поверхности. Определите:

1) угловую и линейную скорость спутника (ω, v);

2) период обращения спутника вокруг Земли (T).

Известны радиус Земли (R) и ее масса (M).

Задача 9.

В бочку заливается вода со скоростью V_t (м³/с). На дне бочки имеется отверстие с площадью поперечного сечения S. Определите уровень воды в бочке h.

Задача10.

По горизонтальной трубе поперечного сечения течет вода. Площади поперечного сечения трубы на двух ее участках равны S₁ и S₂. Разность статических давлений на этих участках равна Δp (Δp = p₂ – p₁ ). Определите объем воды, проходящей за время t через сечение трубы.

Срок выполнения этой части задания – 18 апреля.

Выполненные и оформленные задания высылаются на почту старосты группы. Собрав эти задания, староста высылает их на мою почту.

За нарушение сроков выполнения задания оценка будет снижена.

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика.

Список основных формул.

Задача 1.

В сосуде объемом V=20л содержится смесь водорода и гелия при температуре T=290K и давлении p=2*10⁵ Па. Масса смеси равна m_см= 5г. Найти отношение массы водорода к массе гелия в данной смеси.

Задача 2.

Баллон объемом V=20л содержит смесь водорода и азота при температуре T= 290 K и давлении p=1 МПа. Определить массу водорода, если масса смеси равна m_см = 150 г.

Задача 3.

Найти максимально возможную температуру газа в процессе, происходящем по закону . Здесь и - положительные постоянные, а - масса одного моля газа.

Задача 4.

Определить наименьшее возможное давление газа в процессе, происходящем по закону . Здесь и - положительные постоянные, а - объем моля газа.

Задача 5.

Определить давление, оказываемое газом на стеки сосуда, если его плотность равна , а наиболее вероятная скорость молекул равна .

Задача 6.

Определить наиболее вероятную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 40кПа составляет 0,35 кг/м³.

Задача 7.

Азот массой m = 280 г расширяется в результате изобарного процесса при давлении p = 1 МПа. Определите:

1. Работу расширения.

2. Конечный объем газа.

На расширение затрачена теплота Q = 5 КДж, а начальная температура азота T₁ = 290К.

Задача 8.

Кислород объемом V₁= 1л находится под давлением p₁ = 1МПа. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы

1) увеличить его объем вдвое в результате изобарного процесса;

2) увеличить его давление вдвое в результате изохорного процесса.

Задача 9.

При адиабатическом расширении кислорода (ν = 2 Моль), находящегося при нормальных условиях (T₁ = 273К), его объем увеличился в n = 3 раза. Определить:

1. Изменение внутренней энергии газа.

2. Работу расширения газа.

Задача 10.

Азот, находившийся при температуре T₁ = 400К, подвергли адиабатическому расширению, в результате которого его объем увеличился в n=5 раз, а внутренняя энергия уменьшилась на ΔU= - 4кДж. Определить массу азота.

Срок выполнения этой части задания – 26 апреля.

Выполненные и оформленные задания высылаются на почту старосты группы. Собрав эти задания, староста высылает их на мою почту.

За нарушение сроков выполнения задания оценка будет снижена.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: