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


Указания к выполнению контрольных работ.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФГОУ ВПО

“ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

ПО ФИЗИКЕ

для студентов заочной формы обучения инженерных специальностей


 

 

Издательство ОрёлГАУ

Г.


 

Рецензенты:

доцент кафедры физики Орловского государственного технического университета к.ф.-м.н., доц. Матюхин И.И., зав.кафедрой математики Орловского государственного аграрного университета к.т.н., доц. Моисеенко А.М.

Составители:

Раздел “Основы механики. Колебания и волны” - Гладких Ю.В., раздел “Молекулярная физика и термодинамика” - Гришина С.Ю., раздел “Электричество и магнетизм” - Ставчикова Л.Ф., раздел “Оптика. Квантовая физика” - 3убова И.И., раздел “Атомная и ядерная физика” - Иващук О.А., Васильева В.В.

Ответственные за выпуск:

Иващук О.А., Зубова И.И., Ставчикова Л.Ф.

 

Данное методическое пособие предлагается в помощь студентам инженерных специальностей заочной формы обучения при подготовке и выполнении контрольных работ по курсу физики.

 

 

© Иващук О.А., Ставчикова Л.Ф., Гладких Ю.В., Зубова И.И., Гришина С.Ю., Васильева В.В.

© Издательство ОрелГАУ


Общие методические указания

Учебная работа студента заочного отделения при изучении курса физики складывается из самостоятельной работы и аудиторных занятий.

Самостоятельная работа включает в себя изучение курса по рекомендованным учебным пособиям, домашнего решения рекомендованных задач, выполнения контрольных работ, подготовки к выполнению и отчету лабораторных работ.

Процесс изучения курса физики состоит из следующих этапов:

1. Проработка установочных и обзорных лекций;

2. Самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями;

3. Самостоятельное решение физических задач;

4. Выполнение контрольной работы;

5. Прохождение лабораторного практикума;

6. Сдача зачетов и экзаменов.

Самостоятельная работа с учебными пособиями.

Самостоятельная работа с учебными пособиями является основным видом работы студента-заочника, и на нее следует обратить особое внимание.

Студенту рекомендуется:

1. Изучать курс систематически, в течение всего учебного года. Как показывает опыт работы со студентами-заочниками, попытка изучить курс физики в сжатые сроки, во время приезда на экзаменационную сессию, никогда не приводит к положительным результатам. Поэтому необходимо в самом начале изучения курса составить для себя график работы и работать регулярно, стараясь жестко придерживаться графика.

2. Курс физики базируется на прочных знаниях школьного курса физики. Поэтому студенты должны перед началом работы с вузовским учебным пособием повторить соответствующие разделы по школьному учебнику. Это сократит затраты времени на изучение курса и позволит прочнее усвоить изучаемый материал.

3. Рекомендуется вести краткий конспект по каждому разделу изучаемого материала. В него следует записывать формулировки основных законов, математический вывод формул (обязательно!), наиболее важные чертежи, определения физических величин и единиц измерения этих величин. В конспект следует также записывать те вопросы, которые остались невыясненными при самостоятельном изучении, чтобы быстро вспомнить об этих вопросах при встрече с преподавателем.

4. Рекомендуется обратить внимание на вопросы для самоконтроля, помещенные в конце каждого раздела учебника или пособия, так как аналогичные вопросы могут быть заданы студенту на зачете или на экзамене.

5. Необходимо запомнить, что без твердого знания единиц измерения физических величин и без умения ими пользоваться, невозможно усвоить курс физики и тем более применять свои знания на практике и решать задачи.

Требования, предъявляемые к решению задач.

Решение физических задач следует проводить в определенной последовательности и соблюдая ряд указанных ниже требований.

1. Выписать данные задачи в колонку в принятом стандартном буквенном обозначении. Если необходимо обозначить несколько сходных величин, можно ввести большие и малые буквы или индексы.

2. Величины, приведенные в условиях задачи, выразить в одной системе единиц, наиболее подходящей для данной задачи (предпочтительнее в СИ).

3. Вспомнить физические законы, на основании которых следует проводить решение задачи. Дать формулировку этих законов. Написать соответствующие им формулы.

4. Если это необходимо сделать схематический чертеж (рисунок, график, схему), поясняющий содержание задачи.

5. Решение задачи сопровождать краткими пояснениями.

6. Решение большинства задач сводится к составлению алгебраических уравнений, отражающих заданный физический процесс. Поэтому задачи необходимо доводить до конца не в числовом, а в буквенном виде. При таком способе ответ получается в виде формулы, которая позволяет проверить полученный результат, а промежуточные выкладки дают возможность проверить любую часть решения и исключить ошибки. Ответ, полученный в общем виде, позволяет сделать анализ решения, тогда как числовой ответ сделать это не дает возможности.

7. Получив ответ в виде алгебраической формулы, следует проверить его на основании правил разномерностей, т. е. убедиться, что разномерности правой и левой частей равенства совпадают.

8. Проверив совпадение разномерностей, следует произвести анализ полученного ответа и выяснить, удовлетворяет ли он условиям задачи.

9. Произведя проверку, можно подставить в полученную формулу числовые значения величин, приведенных в условии задачи. При арифметических подсчетах следует использовать правила приближенных вычислений и производить расчеты лишь с тем количеством значащих цифр, которое определяется условиями задачи.

Экзамен

По всем разделам курса установлен один экзамен. На экзамене от студента требуется твердое знание теоретического курса, предусмотренного программой, имеющихся в нем математических выводов физических законов, ясное понимание их физической сущности, умение иллюстрировать эти законы примерами.

Кроме вопросов теоретического характера, студенту на экзамене предлагается решить задачу той же степени трудности, как т задачи, которые были в его контрольной работе.

Содержание курса физики

Введение.

Предмет физики. Метод познания в физике. Эксперименты и теории. Роль математики. Физические законы. Понятие факта в физике. Модели. Прямые и обратные задачи физики. Размерности физических величин.

Кинематика.

Движение как главная форма существования материи. Пространство и время. Способы описания состояния тела и системы тел. Системы отсчета и координат. Роль и принципы выбора систем координат. Степени свободы, инвариантные свойства числа степеней свободы. Трехмерное и многомерное пространства. Материальная точка и распространение этой модели на многомерный случай. Траектория и мировая линия, их свойства. Скорость и ускорение как производные. Поступательное и вращательное движения как основные виды движений. Угловые скорость и ускорение, нормальное и тангенциальное ускорения. Скорость и ускорение в многомерном пространстве. Инерциальные системы и равноправность покоя и равномерного прямолинейного движения. Постулат о постоянстве скорости света в вакууме. Преобразование интервалов времени и длины при больших скоростях относительных движений инерциальных систем. Парадокс близнецов. Преобразования Лоренца и релятивистское сложение скоростей. Интервал между событиями и его инвариантность.

Динамика.

Сила и масса, суперпозиция сил. Первый и второй законы Ньютона. Уравнения движения, роль начальных условий, принцип детерминизма. Примеры решения уравнений движения. Движение тел в поле сил тяготения, явление невесомости в спутниках. Динамика следящих систем, объяснение прямохождения человека. Импульс, закон сохранения импульса для механической системы, третий закон Ньютона. Взаимодействие тел через поле. Общая формулировка закона сохранения импульса. Кинетическая энергия материальной точки, связь ее с компонентами вектора импульса. Работа и потенциальная энергия. Работа перемещения материальной точки по криволинейному пути. Потенциальные силы, введение понятия потенциала для взаимодействующих тел. Потенциальная функция, потенциальная поверхность. Связь компонент силы и потенциальной функции. Потенциальная яма и условие устойчивого равновесия. Невозможность равновесия системы взаимодействующих статических точечных электрических зарядов. Принцип плотнейшей упаковки и объяснение пространственных форм кристаллов. Конформационный анализ молекул. Момент силы. Динамика вращения точки и тела вокруг постоянной оси, понятие о моменте инерции материальной точки и тела. Уравнение движения вращающегося вокруг неподвижной оси тела. Момент импульса, связь его компонент с кинетической энергией вращения. Изменение момента инерции тела при переносе оси вращения. Главные моменты инерции и устойчивость вращения тел. Закон сохранения момента импульса тела и системы тел. Особенности конструкции вертолетов. Гироскопы и их применение. Центр масс и уравнение его движения. Разделение поступательных и вращательных движений твердого тела. Пара сил. Система уравнений для движения твердого тела и его кинетическая энергия. Закон сохранения энергии и его связь с равномерностью течения времени. Движение систем со многими степенями свободы. Функция Лагранжа и уравнения Лагранжа. Принцип наименьшего действия.

Динамика больших скоростей.

Принцип относительности в физике. Релятивистский импульс. Преобразование энергии-импульса. Масса и ее связь с энергией покоя. Масса сложной системы и ее связь с энергией взаимодействия частей. Неаддитивность массы. Дефект массы и энергетика. Кинетическая энергия в релятивистской механике. Уравнение движения материальной точки в релятивистской механике. Движение материальной точки под действием постоянной силы. Скорость света как предельная скорость. Частицы с нулевой массой покоя. Принцип эквивалентности и теория происхождения сил всемирного тяготения.

Колебания и волны.

Колебания как частный случай движения, условия появления колебаний. Уравнение движения пружинного маятника и его решение. Гармоническое колебание и его характеристики. Уравнение движения физического маятника и его решение, математический маятник. Энергия гармонических колебаний. Вынужденные колебания и явление резонанса. Резонанс как проявление бифуркации. Автоколебания. Примеры проявления резонансных и автоколебательных явлений в живых организмах и технике. Резонансная передача энергии в системе одинаковых связанных маятников. Волны в упругих средах, линейные, поверхностные и объемные волны, поперечные и продольные волны, фронт волны, плоские и сферические волны. Аналитическая запись бегущей волны. Волновое уравнение. Перенос энергии бегущей волной. Сложение колебаний и волн. Когерентные источники волн. Интерференция волн от точечных когерентных источников. Условия появления максимумов и минимумов. Сложение круговых и сферических волн. Построение фронта волны по принципу Гюйгенса, поведение фронта волны в неоднородной среде. Отражение и преломление волн. Принцип Ферма. Вывод закона преломления волн на границе двух сред на основе принципа Ферма. Принцип Ферма как частный случай общего принципа минимакса. Появление отраженных волн в неоднородных средах, сложение встречных волн и образование стоячих волн. Переходное состояние и время релаксации. Связь длин стоячих волн с размерами среды, дискретность длин стоячих волн. Квантование. Управление звучанием музыкальных инструментов.

Элементы статистической и молекулярной физики.

Микроскопические и макроскопические явления. Идеальный газ как статистическая система многих частиц. Давление, объем и температура газа как обобщенные характеристики состояния газа. Равновесные и неравновесные состояния газа. Обратимые и необратимые процессы. Диаграмма давление-объем. Экспериментальные газовые законы, обобщенный газовый закон (уравнение состояния идеального газа). Вывод уравнения состояния идеального газа на основе кинетических представлений. Физический смысл понятия термодинамической температуры. Распределение энергии по степеням свободы. Распределения Максвелла и Больцмана, барометрическая формула. Неравновесные процессы. Диффузия, диффузия через мембраны, осмос, осмотическое давление и его роль в жизнедеятельности растений. Теплопередача. Внутреннее трение. Выражение неравновесных процессов через обобщенные термодинамические силы. Соотношение взаимности Онсагера. Реальные газы, уравнение Ван-дер-Ваальса, критическая точка, реальные изотермы, сжижение газов. Флуктуации и самоорганизация при фазовом переходе газ-жидкость. Жидкости, поверхностное натяжение в жидкостях, охлаждение жидкости при испарении, терморегуляция растений и животных. Смачивающие и несмачивающие жидкости. Капиллярные явления, формула Лапласа.

Элементы термодинамики.

Первое начало термодинамики, изопроцессы, адиабатический процесс, охлаждение газов при адиабатическом расширении и получение низких температур. Уравнение Пуассона и его вывод. Классическая теория теплоемкостей, причины отклонения реальных теплоемкостей как функции температуры от результатов классической теории. Работа идеального газа в различных процессах. Обратимые и необратимые циклы. Тепловые машины и цикл Карно, второе начало термодинамики. Компрессионные холодильники и тепловые насосы. Энтропия как термодинамический потенциал. Формула для энтропии идеального газа. Теорема Карно и обобщение понятия энтропии как термодинамического потенциала. Связь энтропии с микросостояниями идеального газа. Статистическое толкование энтропии. Энтропия и степень вырождения системы. Формула Больцмана. Энтропия и информация. Возрастание энтропии при необратимых процессах на примере выравнивания температуры двух находящихся в контакте нагретых тел и при выравнивании давлений в двух частях сосуда с газом. Первое и второе начала термодинамики и живые организмы. Понятие о термодинамике необратимых процессов и открытых систем. Энтропия в системе организм-окружающая среда. Производство энтропии в неравновесной среде и теорема Пригожина.

Электрические и магнитные явления.

Понятие о полях, поля скалярные и векторные. Характеристики векторных полей: напряженность, поток, циркуляция, силовые линии векторного поля. Суперпозиция полей, заряды, закон сохранения зарядов.

Взаимодействие неподвижных и движущихся зарядов, Физический смысл магнитного поля. Поле точечного заряда (закон Кулона) и системы зарядов. Поле диполя. Электростатическое поле молекулы и химические реакции. Интегральная форма закона Кулона, теорема Гаусса (первое уравнение Максвелла). Вывод формул для напряженности электростатических полей заряженного прямого провода, плоскости, конденсатора. Работа перемещения заряда в электростатическом поле, понятие потенциала. Второе уравнение Максвелла для электростатики в интегральной форме. Электрическая емкость одного проводника и двух проводников, конденсаторы, работа по зарядке конденсаторов. Энергия электростатического поля. Изменение напряженности электрического поля при введении диэлектрика, поляризуемость диэлектрика, диэлектрическая проницаемость. Изменение диэлектрической проницаемости при химических реакциях и использование этого эффекта. Электрическое поле в проводниках. Понятие о токе проводимости, вектор тока и сила тока, дифференциальная форма закона Ома. Первое правило Кирхгофа. Причина появления электрического тока в проводнике, физический смысл понятия сторонних электрических сил. Вывод закона Ома для всей цепи. Второе правило Кирхгофа. Магнитное поле прямого тока, объяснение его появления на основании релятивистских представлений. Интегральные уравнения Максвелла для постоянных магнитных полей. Примеры вычисления напряженностей магнитостатических полей. Закон Био-Савара-Лапласа. Взаимодействие полей и зарядов (токов). Формула Лоренца для силы, действующей на заряд со стороны электрического и магнитного полей. Принцип действия масс-спектрометров и их применения в химии. Индукционные явления, трансформаторы, физические принципы их действия. Экстратоки. Полная система интегральных уравнений Максвелла. Смысл членов системы уравнений Максвелла, описывающих явления, связанные с изменениями электрических и магнитных величин во времени. Взаимосвязь электрических и магнитных переменных полей, электромагнитное поле и излучение. Поля движущихся зарядов. Излучение электромагнитного поля неравномерно движущимся зарядом. "Парадокс" атома.

Электромагнитное излучение и оптика.

Свободное электромагнитное поле и его существование в виде электромагнитной волны. Поперечность электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитных волн и способы ее измерения. Шкала электромагнитных волн. Способы генерации и использование в науке и технике волн различных частот.

Явления, описываемые волновой теорией света. Интерференция света, условия появления статической интерференционной картины, интерференция при разделении фронта волны, просветление оптики, интерферометры и их использование. Фурье-спектрометры. Понятие о голографии. Дифракция, дифракция на щели. Фокусировка электромагнитных волн и связь размера дифракционного пятна с размерами рефлекторов. Особенности организации радиолокационной службы. Условия перехода от волновой оптики к геометрической. Зоны Френеля, зонная пластинка Френеля как фокусирующий элемент. Дифракционная решетка как диспергирующая система. Анализ состава света по длинам волн. Рентгеновская дифракция, понятие об обратных дифракционных задачах, рентгеноструктурный анализ и его особенности применительно к биологическим объектам. Пространственная структура ДНК и РНК. Дифракционный предел разрешающей способности оптических приборов.

Свет и вещество, понятие о вторичных волнах, разделение энергии на границе раздела фаз, резонансный характер взаимодействия света и вещества. Дисперсия, классическое объяснение зависимости коэффициента преломления света от длины волны падающего света. Явление двойного лучепреломления, поляризация света кристаллами. Поляризованный свет, оптическая активность, сахарометрия, использование явления вращения плоскости поляризации в молекулярной биологии. Фотоэффект и квантовая природа света. Круг явлений, объяснимых с квантовой точки зрения, микроскопическое и макроскопическое в оптике. Двойственность природы света. Законы поглощения света, понятие о нелинейных эффектах. Основные элементы конструкции спектрофотометров. Законы освещенности, зависимость освещенности от вида осветителей.

Элементы учения о строении вещества.

Особенности поведения микрочастиц. Принципы описания поведения микрочастиц, волновая функция, соотношение неопределенностей, волна де Бройля. Постулаты Бора. Уравнение Шредингера (временное и стационарное), физический смысл входящих в него членов. Решение стационарного уравнения Шредингера для частицы в одномерном потенциальном ящике и частицы на окружности. Условия появления квантовых явлений. Влияние массы и области локализации частиц. Двумерная потенциальная яма, вырождение квантовых состояний и снятие вырождения. Потенциальная яма конечной глубины и влияние ее глубины и ширины на уровни энергии частицы. Возможность локализации частицы в пространстве. Туннельный эффект. Заполнение уровней и принцип Паули, полная энергия совокупности электронов в квантовой системе. Уровни энергии в атоме водорода, переходы между уровнями. Индивидуальность спектров атомов и эмиссионный спектральный анализ. Металлическая модель молекулы и объяснение корреляции цветности вещества и эффекта сопряжения химических связей в молекулах. Нормальная и инверсная заселенность квантовых состояний. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучения. Коэффициенты Эйнштейна. Формула Планка. Усиление света при прохождении через инверсно заселенную среду. Понятие о лазерах.

Физическая природа химической связи. Электронное строение многоэлектронных атомов, гибридизация, объяснение причин появления пространственных форм молекул. Принцип максимального перекрывания. Внутреннее вращение в молекулах и его роль в биохимических реакциях. Движение частиц в многоатомных молекулах и виды молекулярной спектроскопии. Симметрия молекул и появление правил отбора.

Фотохимические реакции и особенности потенциальных поверхностей основных и возбужденных электронных состояний в молекулах. Распад молекул при фотовозбуждениях. Физическая природа фотосинтеза. Транспорт энергии при фотосинтезе. Зонная структура электронных состояний кристаллов. Заполненные и незаполненные зоны. Уровень Ферми. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Особенность проводимости в полупроводниках.

Систематика элементарных частиц. Законы взаимопревращений частиц, ядерные реакции, дефект массы. Строение ядер, ядерные силы, устойчивые и неустойчивые ядра, естественная и искусственная радиоактивность. Законы радиоактивного распада. Принципы радиоактивационного анализа. "Меченные" атомы в биологии. Пути использования ядерной энергии.


Примеры решения задач

Задача 1.Уравнение движения материальной точки имеет вид ,где .Определите среднее значение скорости, и ускорения в интервале времени от 2 до 4 сек.

Решение: по определению средней скорости:

По определению среднего ускорения, оно равно:

,

Мгновенная скорость может быть получена из уравнения

, тогда , .

Подставляя эти выражения в уравнение для среднего ускорения, получим:

.

То есть ускорение точки при заданном законе движения постоянно, что с очевидностью получается из уравнения движения, поскольку ускорение (его мгновенное значение) может быть получено дифференцированием уравнения движения, что дает именно такой результат:

Ответ:

Задача 2. С какой высоты упало тело, если вторую половину своего пути оно пролетело за 1 сек ?

Решение: Проиллюстрируем задачу графически.

Поскольку в условии задачи весь, участок движения разбит на два нам необходимо будет записать два уравнения движения.

Так как на нижнем отрезке S2 пути движение происходило с неизвестной нам начальной скоростью, рационально записать уравнения движения для всего отрезка и верхнего его участка S1, поскольку в этих случаях начальная скорость равна нулю.

 

 

Учтем, что тогда , .

Решая эти уравнения совместно, подставляя верхнее уравнение в нижнее, получаем:

Решение этого уравнения имеет вид:

Второе решение квадратного уравнения не подходит по смыслу - все время движения не может быть меньше времени движения на втором участке пути.

Подставляя в выражение для h значение t, получаем:

.

Ответ: h=29,07м.

Задача 3: Человек тянет груз за веревку, при этом веревка составляет с горизонталью угол 450, а коэффициент трения груза о горизонтальную поверхность, по которой он движется 0,01. Определите ускорение груза, если его масса 40 кг, а сила приложенная человеком к веревке 50 Н. Принять sin450=cos450=0,7.

Решение: В данном случае необходим также рисунок, иллюстрирующий условия задачи. Выберем систему отсчета таким образом, чтобы ось OX совпадала с землей, а ось OY была к ней перпендикулярна. Груз будем считать достаточно малым, чтобы его можно принять за материальную точку.


Тогда на рисунке все силы будут приложены в одной точке – центре груза.

Кроме того, необходимо спроектировать, силу тяги на оси координат и найти ее компоненты и . Только после этого можно записать условие задачи в аналитической форме:

Составим систему уравнений описывающих движение тела. Основное уравнение движения в векторной форме будет иметь вид:

Для решения задачи его надо записать в скалярной форме в проекциях на оси OX и OY, то есть оно распадается на два скалярных уравнения:

Кроме того, следует учесть зависимость силы трения скольжения от N. Окончательно система уравнений имеет вид:

Выразив из двух последних уравнений N и FТР, подставим их в первое и получим окончательно:

Ответ: а=0,78 м/с2.

Задача 4. К шару массой 2кг и радиусом 10см прикреплен стержень массой 4,8кг и длиной 1,2м, являющийся продолжением диаметра шара. Найти момент инерции системы относительно оси, проходящей через свободный конец стержня перпендикулярно к нему.

 
 

Решение. Момент инерции шара относительно оси О2О2 проходящей через центр шара .

Момент инерции шара относительно ОО по теореме Штейнера равен:

Момент инерции стержня относительно оси О1О1:

Момент инерции стержня относительно оси ОО по теореме Штейнера:

Суммарный момент инерции относительно оси ОО:

Ответ:

Задача 5. Блок имеет неподвижную ось вращения. Масса блока 1кг, радиус равен 0,2м. На блок намотана нить, к концу которой привязан груз массой 2кг. С каким ускорением будет двигаться груз?

 
 

Решение. Груз движется поступательно, IIзакон Ньютона для него имеет вид:

В проекции на ось у получим:

(1)

Блок вращается равноускоренно, для него запишем основное уравнение динамики вращательного движения:

(2), где (3)

Для однородного диска

(4)

Угловое ускорение связано с тангенциальным ускорением соотношением:

(5)

Подставив выражения 3, 4, 5 в уравнение (2), получим:

(6)

Решая совместно (1) и (6), получаем:

Ответ: а=8м/с2.

Задача 6. Человек массой 60кг стоит на краю платформы, имеющей форму диска радиусом 1м. Момент инерции платформы 20кг·м2. Платформа вместе с человеком вращается с угловой скоростью 1рад/с. Какую работу совершит человек, перейдя в центр диска? Момент инерции человека считать, как для материальной точки.

Решение. Поскольку взаимодействие происходит между человеком и платформой, систему считаем замкнутой и применяем закон сохранения момента импульса. В начальный момент времени момент инерции системы:

Момент импульса системы:

Когда человек перешел в центр платформы, его момент инерции стал равен 0, угловая скорость изменилась до ω2, а момент импульса

По закону сохранения момента импульса:

откуда

Начальная кинетическая энергия системы

Человек, перейдя в центр диска, совершил работу, что привело к изменению кинетической энергии системы, кинетическая энергия стала равной W2 .

По закону сохранения энергии работа равна:

(Дж)

Ответ: А=120 Дж.

Задача 7. В сосуде объемом 2м3 находится смесь 4кг гелия и 2кг водорода при температуре 27С. определить давление и молярную массу смеси газов.

Решение.Воспользуемся уравнением Клайперона – Менделеева, применив его к гелию и водороду:

(1)

(2)

где р1 – парциальное давление гелия; m1 – масса гелия; - его молярная масса; V - объем сосуда; Т - температура газа; R =8,31 Дж/(моль • К) - молярная газовая постоянная; p2 - парциальное давление водорода; m2 - масса водорода; - его молярная масса. Под парциальным давлением p1 и р2 понимается то давление, которое производил бы газ, если бы он только один находился в сосуде. По закону Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений газов, входящих в состав смеси:

(3)

Из уравнения (1) и (2) выразим p1 и р2 подставим в уравнение (3).

Имеем

(4)

ПриложениЯ

Физические основы механики

Средняя скорость и среднее ускорение

; .

Мгновенная скорость и мгновенное ускорение

; .

Тангенциальная и нормальная составляющая ускорения

; .

Полное ускорение

; .

Кинематические уравнения равнопеременного поступательного движения

Угловая скорость и угловое ускорение

; .

Кинематическое уравнение равнопеременного вращательного движения

Связь между линейными и угловыми величинами при вращательном движении

; ;

; .

Импульс (количество движения)

.

Второй закон Ньютона

Сила трения скольжения

Закон сохранения импульса (для замкнутой системы)

Работа переменной силы на участке траектории 1 – 2

Мгновенная мощность

Кинетическая энергия

Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли

Потенциальная энергия упругодеформированного тела

Полная механическая энергия системы

Закон сохранения механической энергии (для консервативной системы)

Скорость шаров массами m1 и m2 после абсолютно упругого центрального удара

Скорость шаров после абсолютно неупругого удара

Момент инерции системы (тела)

Моменты инерции полого и сплошного цилиндров (или диска) относительно оси симметрии

.

Момент инерции шара относительно оси, проходящей через центр шара

.

Момент инерции тонкого стержня относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину

.

Момент инерции тонкого стержня относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его конец

.

Теорема Штейнера

.

Кинетическая энергия вращающегося тела относительно неподвижной оси

.

Момент силы относительно неподвижной точки

.

Момент силы относительно неподвижной оси

.

Момент импульса материальной точки относительно неподвижной точки

.

Момент импульса твёрдого тела относительно неподвижной оси

.

Уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела

.

Закон сохранения момента импульса

.

Закон всемирного тяготения

.

Сила тяжести

P = mg.

Напряженность поля тяготения

g = F/m.

Потенциал поля тяготения

Взаимосвязь между потенциалом поля тяготен

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 23; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.175 с.) Главная | Обратная связь