Архимедова сила. Условие плавания тел. Плавание судов. Воздухоплавание. Измерьте выталкивающую силу используя динамометр

2. Архимедова сила. Условие плавания тел. Плавание судов. Воздухоплавание. Измерьте выталкивающую силу используя динамометр.

Архимедова сила – сила, выталкивающая погруженное в жидкость тело. Fвыт.=Ржид=g*mж. Закон Архимеда : На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости. Fа=Рж=gm=gVро.

Положение тела в жидкости зависит от соотношения двух сил – тяжести и Архимедовой, при этом возможны три случая. Сила тяжести>архимедовой – тонет. Равны – плавает. Меньше – всплывает. Когда при всплывании тела сила тяжести сравнивается с Архимедовой, тело остановится и будет плавать на поверхности жидкости. Опытным путем доказано, что если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе. Глубину, на которую суд6но погружается в воду, называется осадкой. Ватерлиния. Размеры судна характеризуются в прежде всего его водоизмещением – весом вытесняемой судном воды при погружении до ватерлинии, равным силе тяжести, действующее на судно с грузом. Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получится его грузоподъемность.

Билет 19

1.   1.   Спектр электромагнитных излучений. Зависимость свойств электромагнитных излучений от частоты. Применение электромагнитных излучений.

2.   2.   Дисперсия света. Спектр. Спектроскоп.

3. «ПРОВЕРКА УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ РЫЧАГА»

1.   1.   Видимое излучение (свет) составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн или шкалы электромагнитных излучений. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет (оптический диапазон), ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма – излучение. Наиболее коротковолновое гамма- излучение испускается атомами ядрами. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые движущимися заряженными частицами. По мере уменьшения длины волны проявляются и существенные качественные различия электромагнитных волн. Излучения различных длин волн отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов) и методом регистрации, те по характеру взаимодействия с веществом. Применение: медицина, диагностика, лечение заболеваний, в других науках, криминалистика, искусствоведение.

2.   2.   Дисперсия света. Спектр. Спектроскоп.

Дисперсия- это зависимость показателя преломления света от частоты колебаний или длины волны. Спектр – это цветные полосы, получающиеся в результате разложения света призмой по длинам волн. Бывают: непрерывные, линейчатые и спектры поглощения.

Непрерывные спектры. Солнечный спектр, спектр электрической лампы являются непрерывными. В спектре нет разрывов, и на экране можно видеть сплошную цветную полоску. Такие спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии. Для получения видимого непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. Характер непрерывного спектра в сильной степени зависит от взаимодействия атомов друг с другом.

Линейчатые спектры. Их дают все вещества, находящиеся в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный тип спектров. Обычно для наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом.

Спектры поглощения. Если пропускать белый свет сквозь холодный неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Газ поглощает наиболее свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра – это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.

Опытным путем оказалось, что светящиеся пары любого химического элемента излучают только одному ему свойственный спектр – набор монохроматических излучении, каждому из которых в спектре принадлежит своя линия.

Спектроскоп – это прибор позволяющий получить информацию о составе и свойствах вещества, при помощи их спектра (прибор, выявляющий спектр вещества).

Билет 2

1.   1.   Первый з-н Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности в классической и релятивистской механике.

2.   2.   Основные принципы радиосвязи. Модуляция и детектирование. Простейший радиоприемник. Изобретение радио А.С. Поповым. Развитие средств связи.

3.   3.   (К=1/3 n mv²)

I закон Ньютона

·     ·     Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор пока внешнее воздействие не заставит его изменить это состояние.

·     ·     Инерция – стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

·     ·     Инерциальные системы отсчета – системы по отношению к которым выполняется I закон Ньютона.

I закон Ньютона утверждает существование и с.о.

! М.т. сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не выведет его из этого состояния.

Инерциальной системой отсчета можно считать гемеоцентрическую с.о.

Всякое изменение состояния, любое ускорение, есть результат действия на движущееся тело со стороны других тел.

·     ·     Сила – это векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

·     ·     Масса тела – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик матери, определяющая ее инерциальные и гравитационные свойства.

4 вида воздействия.

1.   1.   Гравитационное (обусловленное всемирным тяготением)

2.   2.   Электромагнитное (осуществляется через магнитное или электрическое поле)

3.   3.   Сильное или ядерное (обеспечивающее связь части в атомном ядре)

4.   4.   Слабое взаимодействие (ответственные за многие процессы распада элемент. частиц).

·     ·     Физическое поле – особая форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающиеся с конечной скоростью действия одних частиц на другие.

Сила F полностью задана, если указаны ее модуль, направление в пространстве и точки приложения. Прямая вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.

·     ·     Поле, действующее на мт с силой F, называется стационарным полем, если оно не изменяется с течением времени.

Для стационарного поля необходимо, чтобы создающие его тела покоились относительно инерциальной системы отсчета, использованной в данной задаче.

2.   2.   Основные принципы радиосвязи. Модуляция и детектирование. Простейший радиоприемник. Изобретение радио А.С. Поповым. Развитие средств связи.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих электромагнитных колебаний). Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов электромагнитных волн, стала возможна надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн. Принцип радиосвязи заключается в следующем. Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющееся электрическое поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне с помощью микрофона превращаются в электрические колебания той же формы. Колебания звуковой частоты представляют собой сравнительно медленные колебания, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты почти совсем не излучаются.

Обнаружить радиоволны и извлечь из них передаваемую информацию можно с помощью радиоприемника.

Достигая антенны приемника, радиоволны пересекают ее провод и возбуждают (индуцируют) в ней очень слабые радиочастоты. В приемной антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков. Поэтому один из важнейших элементов радиоприемника – селективное (избирательное) устройство, которое из всех принятых сигналов может отобрать нужные. Таким устройством является колебательный контур, позволяющий настраивать приемник на радиоволны определенной длины.

Колебания тока в контуре будут наиболее сильными, если частота колебаний подведенного сигнала совпадает с частотой колебаний контура. Назначение других элементов радиоприемника заключается в том, что бы усилить принятые или отраженные колебательным контуром высокочастотные модулированные колебания, выделить из них колебания звуковой частоты, уменьшить их и преобразовать в сигналы информации. Первую из этих функций выполняет усилитель колебаний радиочастоты, вторую – детектор, третью – усилитель колебаний звуковой частоты, четвертую – динамическая головка громкоговорителя или приемный телеграфный аппарат.

Билет 20

1.   1.   Законы отражения и преломления света. Полное отражение и его применение.

2.   2.   Электрический ток в металлах. Сопротивление. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

«ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ»

1.   1.  
Луч света в однородной среде прямолинеен. На границе двух сред он меняет свое направление: часть света или весь возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света. Закон отражения: падающий луч, отраженный и перпендикуляр на границе двух сред, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения.

Закон преломления: падающий луч, преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синуса угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред. sinальфа/sinбетта=n. Постоянную величину n называют относительным показателем преломления, или показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды. Он равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе вещества из вакуума в данную среду. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной.

Полное отражение – явление, когда свет идет из более оптически плотной среды м в менее. Угол падения альфа нулевое, соответствующий углу преломления 90 градусов, называют предельным углом отражения. Явление полного отражения лежит в основе работы стеклянных волоконных световодов. Оно используется в призматических биноклях и перископах, этим явлением объясняются миражи в природе.

2.   2.   Электрический ток в металлах. Сопротивление. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

Все металлы в твердом и жидком состоянии являются проводниками электрического тока. При прохождении электрического тока по проводнику его масса не меняется. Ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда. В создании электрического тока участвуют только электроны. Было обнаружено, что при резкой остановке быстро вращающейся катушки в ее проводе возникает электрический ток, создаваемый электронами. В отсутствии электрического поля свободные электроны перемещаются в кристалле металла хаотически. Под действием электрического поля свободные электроны обретают упорядоченное движение в одном направлении, и в проводниках возникает электрический ток. Свободные электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки и отдают им часть кинетической энергии, проводник нагревается. При нагревании удельное электричес4кое сопротивление проводника увеличивается ро=ро нулевое*(1-альфаt), где ро – удельное электрическое сопротивление при температуре t, ро нулевое при температуре 0, альфа – температурный коэффициент сопротивления. С приближением температуры к абсолютному нулю удельное сопротивление монокристаллов становится очень маленьким.

R=роl/s, где ро – удельное сопративлени5е проводника (Ом*м).

Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от нуля, называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменений.

Билет 21

1.   1.   Волновые свойства света.

2.   2.   Вынужденные колебания. Резонанс. Зависимость амплитуды колебаний от частоты вынуждающей силы.

3.   3.   «ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И СОПРАТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА»

1.   1.   Основными волновыми свойствами света является интерференция, суперпозиция и дифракция. Проникновение волны в область геометрической тени называется дифракцией. Дифракция проявляется, когда длина волны сравнима с размером препятствия. Дифракция доказана опытным путем. Интерференция света – сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. (это явление возникновения устойчивой картины перераспределения энергии при сложении двух или более когерентных волн). Результат интерференции 1. Условие максимума дельта d=2к*x/2. 2. Минимума дельта d=(2к+1)x/2. Когерентные волны: 1 одинаковой частоты 2. Постоянная разность фаз. Суперпозиция – явление прохождения волной через одно пространство без искажения.

2.   2.   Вынужденные колебания. Резонанс. Зависимость амплитуды колебаний от частоты вынуждающей силы.

Это колебания вызванные воздействием на тело периодической внешней силы. Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний тела при совпадении частоты вынуждающей периодической силы с собственной частотой колебаний тела. При резонансе вынуждающая сила в течении всего периода колебания направлена в туже сторону, что и вектор скорости колеблющегося тела. При отсутствии трения и сопротивления воздуха амплитуда колебаний могли бы возрастать неограниченно. Амплитуда – это модуль максимального значения изменяющейся частоты.

Билет 22

1.   1.   Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Кванты света. Применение фотоэффекта.

2.   2.   Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов.

3.   3.   (Задача на закон сохранения мех. Энергии)

1.   1.   При распространении света проявляются его волновые свойства, а при взаимодействии с веществом обнаруживается его прерывистая структура, проявляемая, например, при фотоэффекте. Фотоэффектом называется вырывание электрона вещества под действием света. Различают два вида: внешний заключается в испускании электронов с поверхности вещества, внутренний связан с перераспределением электронов атомов по их состоянию в твердом теле, при поглощении им электромагнитного излучения. Установлен закон: максимальная скорость вылетающих электронов зависит от частоты колебаний электромагнитной волны и растет с увеличением частоты. Hv=Aвых + mV^2/2 , где h постоянная Планка.

При испускании свет ведет себя подобно потоку частиц с энергией E=hv, зависящей от частоты испускания. Сама световая частица получила название фотон, или световой квант. Энергия фотона часто выражается через циклическую частоту w=2Пv h-=h/2п=1.05*10^-34 Дж*с Тогда E = hv=h-w E=mc^2 Тогда m=hv/c^2/ Фотон не имеет массы. Таким образом p=mc=hv/c=h/лямда.

На основе внешнего фотоэффекта работают фотоэлементы (турникет в метро)Фотодиоды для измерения распределение температуры слабо нагретых тел. Солнечные батареи в космических аппаратах.

2.   2.   Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов.

Электроемкостью называется физическая величина, определяемая отношением заряда q одной из пластин конденсатора к напряжению между обкладками конденсатора U: С=q/U. (Ф). Электроемкость – это способность проводника накапливать электрический заряд. Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы. Конденсатор – это система проводников электроемкость которых не меняется от внешнего воздействия. Напряжение между обкладками заряженного конденсатора U=q/C. В процессе разрядки напряжение падает до нуля. Среднее значение напряжения в процессе разрядки Uср=U/2 = q/2C. Для работы А, совершаемой электрическим полем при разрядке конденсатора A=q*Uср=qU/2 = CU^2/2. Значит потенциальная энергия W=A=CU^2/2=q^2/2C=qU/2. Энергия конденсатора обусловлена тем, что электрическое поле между его обкладками обладает энергией.

При последовательном соединении: 1/C0=1/C1+1/C2. При параллельном C0=C1+C2.

Билет 23

1.   1.   Модель атома Резерфорда – Бора. Квантовые постулаты Бора.

2.   2.   Полупроводниковые приборы.

3.   3.   Задача на движение тела по окружности

1.    1.    Эксперименты Резерфорда послужили основой для создания протонно – нейтронной модели атома. В центре атома находится атомное ядро. Весь остальной объем это электроны. Внутри ядра электронов нет. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число электронов равно числу протонов в ядре. Масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы протона или нейтрона, поэтому почти вся масса находится в ядре. Электроны летают вокруг атома по орбитам. Но так как атом движется по орбитам с ускорением, то он должен испускать энергию, а значит в конце упасть на ядро, превратившись в нейтрино. Были введены постулаты Бора: 1. Атомная система может находится только в особых стационары, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает. Этот постулат противоречит классической механике, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Противоречит и электродинамике, так как допускает ускоренного движения без испускания энергии. 2. При переходе атома из стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитной энергии. Этот постулат тоже противоречит электродинамике Максвелла, согласно которой частота излученного света равна частоте обращения электрона по орбите. По теории Бора частота только связана с изменением энергии атома.

2.    2.    Полупроводниковые приборы.

Билет 24

1.   1.   Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи.

2.   2.   Собственная и примесная проводимость полупроводников. Термо- и фоторезисторы.

3.   3.   (Задача на второй закон Ньютона)

1. Согласно протонно – нейтронной модели атомные ядра состоят из элементарных частиц двух видов: протонов и нейтронов. Известно, что заряд электрона примерно равен заряду протона = 1,6*10^-19 Кл, а масса протона =1,6726 * 10^-27 кг или 1,00728 а.е.м. Нейтрон не имеет электрического заряда, его масса равна 1,00867 а.е.м. .1 а.е.м.=1,6605*10^-27 кг и соответствует энергии 931,5 МэВ. Число протонов в ядре называют зарядом ядра. Массовым числом ядра А называют сумму числа протонов Z и числа нейтронов N А=Z+N.

Изотопы – ядра с одинаковой массой.

Минимальную энергию, которую нужно затратить для разделения атомного ядра на составляющие его нуклоны, называют энергией связи. Эта энергия расходуется на совершение работы против действия ядерных сил притяжения между нуклонами. На основе закона сохранения энергии можно утверждать, что при образовании ядра из отдельных нуклонов выделяется энергия, равная энергия связи. E=mc^2. Всякое изменение энергии системы на дельта Е сопровождается изменением ее массы дельта m на величину дельтаЕ/c^2. Точнейшие измерения массы ядер показывают, что сумма масс покоя протонов и нейтронов, составляющих данное ядро больше массы покоя этого ядра. Разность масс дельта M=Zm+Nm – Mя.