Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


РГЗ №1 Механики, молекулярная физика и термодинамика



РГЗ №1 Механики, молекулярная физика и термодинамика

Кинематика материальной точки

1. Движение материальной точки задано уравнениями: x = At 2 + B, м;

y = Ct 2 D, м; Z = 0:

1) определить модули скорости и ускорения точки в момент времени t  = E, c;

2) определить путь, пройдённый точкой за промежуток времени t 1 = F, c до

t 2 = K, c;

3) определить среднюю скорость точки в промежуток времени t 1 = F, c до

t 2 = K, c;

4) построить графики зависимости скорости, ускорения и пути, пройдённого точкой, от времени;

Определить траекторию движения точки.

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
А, м 1, 0 1, 5 2, 0 1, 0 2, 0 2, 5 1, 0 1, 5 3, 0 3, 5 1, 0 4, 0 2, 0
В, м 1, 0 1, 5 1, 0 2, 0 1, 5 1, 0 2, 5 1, 0 1, 5 1, 0 3, 0 2, 0 3, 0
С, м 1, 2 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5 4, 0 4, 5 5, 0 5, 0 5, 5 5, 0 4, 5
D, м 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 1, 5 1, 0 1, 0 2, 0 1, 5 2, 0 1, 5 2, 5 3, 0
Е, с 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5 4, 0 4, 5 5, 0 5, 5 6, 0 6, 5 7, 0
F, c 0 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 0 0 1, 0 2, 0 2, 0 1, 0 1, 5 0
K, c 3, 0 4, 0 4, 5 5, 0 5, 5 6, 0 6, 5 6, 0 7, 0 6, 5 7, 0 6, 5 7, 0
№ варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
А, м 2, 5 2, 0 1, 0 1, 5 3, 0 3, 5 4, 0 4, 5 3, 5 5, 0 1, 0 2, 0 5, 0
В, м 3, 0 3, 0 3, 0 3, 0 3.0 3, 0 3.0 3, 0 3, 5 3, 0 6, 0 6, 0 1, 0
С, м 2, 0 2, 5 3.0 3, 5 4.0 4, 5 5, 0 5, 5 6, 0 2, 0 6.0 6, 0 6, 0
D, м 1, 5 2, 0 1, 0 0 0 1, 0 1, 5 2.0 3.0 1, 0 2, 0 3.0 4.0
Е, с 7, 5 8, 0 8, 5 9, 0 9, 5 10, 0 10, 5 11, 0 11, 5 12, 0 12, 5 13, 0 13, 5
F, c 1, 0 2, 0 0 0 1 2, 0 2, 0 2, 5 3.0 2.0 1, 0 3, 0 4, 0
K, c 7, 5 8, 0 8, 5 9, 0 9, 5 10.0 10, 5 11, 0 11, 5 12.0 12, 5 13, 0 13, 5

 

2. Радиус-вектор материальной точки относительно начала координат изменяется со временем по закону:  = b t  + c .

1) получить уравнение траектории точки;

2) построить график траектории точки в промежуток времени от t 0 = 0 до

t = 5 c;

3) определить модуль скорости точки в начале координат ( x 0, y 0 );

4) определить модули тангенциального, нормального и полного ускорений точки в начале координат ( x 0 = 0, y 0 = 0);

5) определить радиус кривизны траектории точки в начале координат ( x 0, y 0 ).

 

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
b, м/с 1, 0 2, 0 1, 5 1, 0 1, 5 2.0 2.5 1.0 2, 5 1.5 2, 5 2.0 2, 5
с, м/с2 2.0 , 01 1, 0 1, 5 1, 5 2, 0 1.0 2.5 1, 5 2.5 2, 0 2.5 3, 0
№ варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
b, м/с 3, 0 3, 0 1, 0 3, 0 2, 0 2, 5 3, 5 1, 0 3, 5 2, 0 4.0 3, 0 4.0
с, м/с2 2, 5 1, 0 3, 0 2, 0 3, 0 3, 0 1, 0 3, 5 2, 0 3, 5 3, 0 4, 0 5, 0

 

3. Твёрдое тело вращается вокруг неподвижной оси Z по закону:  = at bt 2:

Каков характер движения этого тела?

2) определить модули угловой скорости  и углового ускорения тела, полное число оборотов N, совершённых телом за время t 1 = 5 с;

3) определить момент времени t 2, когда направление вращения тела изменяется на противоположное;

4) построить график зависимости угловой скорости и углового ускорения тела от времени;

5) указать относительное направление векторов угловой скорости  и углового ускорения .

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
а, рад/с 5, 0 5, 0 5, 0 3, 0 4, 0 6, 0 6, 0 7, 0 7, 0 7, 0 8, 0 8, 0 8, 0
в, рад/с2 1, 0 2, 0 3, 0 1, 0 1, 0 2, 0 3, 0 2, 0 3, 0 4, 0 1, 0 2, 0 3, 0
варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
а, рад/с 8, 0 8, 0 9, 0 9, 0 9, 0 9.0 9, 0 10, 0 10, 0 10.0 10, 0 10, 0 20, 0
в, рад/с2 4, 0 5, 0 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 6, 0 1, 0

 

Динамика материальной точки

4. Имеется длинный тонкий однородный стержень массой М и длиной l. Материальная частица массой m ( m  М ) в начальный момент времени находится на оси стержня на расстоянии x o = l от одного из его концов (точка А на рис. 1.) и имеет начальную скорость, равную нулю (  = 0). Определить:

1) напряжённость  гравитационного поля и силу (модуль F и вектор ), действующую на материальную частицу в точке А;

2) потенциалы  гравитационного поля в точках А ( x o = l ) и B ( x 1 = b ) и значения её потенциальной энергии в этих точках;

3) скорость, ускорение и значение кинетической энергии материальной частицы в точке В;

4) работу, совершённую силами гравитационного поля при перемещении материальной частицы из точки А ( x o = l ) в точку В ( x 1 = b );

5) построить графики зависимости напряжённости и потенциала гравитационного поля от расстояния:  = (  и  = .

Примечание: при решении задания учесть, что напряжённость G и потенциал гравитационного поля, созданного материальной точкой массы m, удалённой на расстояние r от этой массы, выражаются формулами: G = ;  =   ,

где  = 6, 67  10-11  ‑ гравитационная постоянная.

Рис. 1.

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
М, кг 50 45 40 35 30 25 20 15 10 15 20 25 30
m, г 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4
xo, м 1, 0 0, 9 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4
b, м 3, 0 2, 5 2, 0 3, 5 4.0 0, 1 0, 2 0.5 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0
№ варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
М, кг 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 100
m, г 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7
xo, м 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 1, 2 1, 3 1, 4 1, 5 1, 6 1, 7 1, 8
b, м 2, 0 1, 5 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 3, 5 3, 0 2, 5 2, 0 0, 4 0, 5 0, 6

5. На обод маховика в форме однородного сплошного диска массой m 1 и радиусом R намотана лёгкая нить, к концу которой прикреплён груз массой m 2. Уравнение вращения маховика:   До начала вращения маховика высота груза над полом составляла h (рис. 2.). Определить:

1) тангенциальное ускорение и линейную скорость, нормальное и полное ускорения точек обода маховика; время опускания груза до пола; кинетическую энергию груза в момент удара о пол;

2) угловую скорость и угловое ускорение маховика;

3) силу натяжения нити с грузом; работу силы натяжения по опусканию груза на пол;

Основы молекулярной физики

1. В закрытом резервуаре объёмом V находится газ Х. Начальное состояние газа (состояние 1) характеризуется термодинамическими параметрами: масса газа m 1 , давление газа Р 1, температура газа Т 1. После того, как в резервуар впустили некоторое количество такого же газа, его состояние (состояние 2) стало характеризоваться следующими термодинамическими параметрами: масса газа m 2, давление газа Р 2, температура газа Т 2. Затем газ изохорно перевели в состояние 3 с термодинамическими параметрами: Р 3 и Т 3 = Т 1. Считая газ идеальным, а значения термодинамических параметров V; m 1; Т 1; m 2 и Т 2  известными, найти:

1) значения термодинамических параметров газа в состоянии 1: P 1; в состоянии 2: Р 2 и в состоянии 3: Р 3; массу m 0  молекулы  газа, количество молей газа, общее число N и концентрацию n молекул газа и плотности газа в состояниях 1 и 2;

2) наиболее вероятную , среднюю <  >, среднюю квадратичную <  > скорости молекул газа в состояниях 1 и 2; среднюю кинетическую энергии поступательного

< , вращательного <  движения молекул газа и среднее значение их полной кинетической энергии <  в состояниях 1 и 2;

3) молярные С v, С р и удельные с v, c p теплоёмкости газа, показатель адиабаты и внутреннюю энергию U газа в состояниях 1 и 2;

4) среднюю длину свободного пробега < l > молекул газа в состояниях 1 и 2, динамическую вязкость  и коэффициент теплопроводности газа;

5) изобразить термодинамическую диаграмму рассматриваемого изохорного процесса в координатах ( P, V ), ( P, T ) и ( V, T ).

 

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
V, м3 0, 30 0, 25 0, 20 0.15 0.10 0, 05 0, 04 0, 03 0, 02 0, 03 0, 04 0, 05 0, 06
Х Н2 Не О2 N2 NH3 CO2 Ar Н2 Не О2 N2 NH3 CO2
m1, кг 0, 30 0.25 0, 20 0.15 0, 10 0, 50 0.40 0.30 0, 20 0, 30 0, 40 0, 50 0, 60
Т1, К 330 325 320 315 300 350 340 300 320 350 270 300 330
m2, кг 0, 10 0, 15 0, 30 0, 35 0, 50 0, 50 0, 40 0, 70 0, 30 0, 50 0, 60 0, 50 0, 40
Т2, К 360 330 340 330 250 370 350 320 300 290 300 350 360
№ варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
V, м3 0, 10 0, 15 0, 20 0, 25 0, 30 0.25 0, 20 0, 15 0, 10 0, 05 0, 04 0, 03 0, 025
Х Ar Н2 Не О2 N2 NH3 CO2 Ar Н2 Не О2 N2 NH3
m 1, кг 0, 25 0, 30 0, 40 0, 20 0, 60 0, 25 0, 20 0, 30 0, 40 0, 5 0, 4 0, 3 0, 25
Т1, К 300 330 250 350 360 300 320 330 340 250 300 330 350
m2, кг 0, 25 0, 20 0.60 0, 80 0, 40 0, 75 0, 80 0.70 0, 60 1.00 0, 60 0, 70 0.75
Т2, К 330 340 350 300 280 320 290 340 300 300 350 360 300

 

2. Газ Х нагревают от температуры Т 1 до температуры Т 2. Полагая, что функция Максвелла имеет вид f ( , T ) = 4 ( )3/2 :

1) используя закон, выражающий распределение молекул идеального газа по скоростям f ( , T ):

1.1). вывести формулы средней арифметической < , средней квадратичной

< > наиболее вероятной  скоростей и определить их числовые значения для температур Т 1 и Т 2;

1.2). рассчитать для каждой из указанных температур значения функции Максвелла при скоростях: а)  =  б).  = в ). ;

1.3) по полученным данным построить график функции f ( , T ) для каждой из температур;

2) используя закон, выражающий распределение молекул идеального газа по скоростям f ( , T ):

2.1) получит функцию распределения молекул газа по значениям кинетической энергии поступательного движения  

2.2) используя функцию распределения молекул газа по энергиям  вывести формулы средней кинетической энергии <  > молекул и наиболее вероятное значение энергии  молекул и рассчитать их числовые значения для температур Т 1 и Т 2;

3) найти закон, выражающий распределение молекул идеального газа по относительным скоростям f ( u, T ), где u = ;

4) для указанных температур определить долю молекул, скорость которых лежит в интервале от  до  ;

5). ответить на следующие вопросы:

а ). Что собой представляет абсцисса максимума графика функции f ( , T ) (рис. 3)?

Рис. 3.

б ). От чего зависит положение максимума кривой (рис. 3)?

в ). Чему численно равна площадь, ограниченная всей кривой (рис. 3)?

г ). В какую сторону вдоль оси абсцисс сместится максимум графика функции f ( , T ) (рис. 3.), как изменится высота максимума и площадь под кривой с увеличением температуры газа?

д ). В какую сторону вдоль оси абсцисс сместится максимум графика функции f ( , T ) (рис. 3.) и как изменится площадь под кривой, если взять другой газ с меньшей молярной массой и таким же числом молекул?

е ). как изменится площадь под кривой (рис. 16) с увеличением числа молекул газа?

Газ Х считать идеальным; независимо от характера процесса начальное и конечное состояния газа считать равновесными.

Числовые значения параметров задачи

№ варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Х Н2 Не О2 N2 NH3 CO2 Воздух Н2 Не О2 N2 NH3 CO2
Т1, К 250 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380
Т2, К 270 290 300 310 320 330 340 360 380 360 370 390 400
, м/с 350 400 410 420 430 450 460 480 490 500 510 520 530
, м/с 360 410 420 430 440 460 470 490 500 510 520 530 540
№ варианта 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Х Воздух Н2 Не О2 N2 NH3 CO2 Ar Н2 Не О2 N2 NH3
Т1, К 380 370 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260
Т2, К 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 300 290 280
, м/с 550 540 530 510 500 490 480 470 460 450 440 430 420
, м/с 560 550 540 520 510 500 490 480 470 460 450 440 410

3.  молей газа Х, занимающего объём V 1 и находящегося под давлением Р1, подвергается изохорному нагреванию до температуры Т2 = 2Т1.  После этого газ подвергли изотермическому расширению до начального давления, а затем он в результате изобарного сжатия возвращён в первоначальное состояние.

1) построить график цикла и определить:

2) изменение внутренней энергии газа в каждом из рассматриваемых термодинамических процессов и в целом за цикл;

3) работу газа в рассматриваемых термодинамических процессах и в целом за цикл;

РГЗ №1 Механики, молекулярная физика и термодинамика


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-18; Просмотров: 98; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.046 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь