Близкодействие и действие на расстоянии
Издавна люди знают, что между телами существуют различные виды взаимодействий. Эти взаимодействия можно изучать и использовать, выводить законы и принципы их осуществления.
Однако всегда оставался открытым вопрос как осуществляется это взаимодействие? Что обусловливает его? Необходимо ли наличие непосредственного контакта между взаимодействующими объектами или возможно взаимодействие на расстоянии без связующих элементов?
В связи с этими вопросами в науке образовалось две теории, которые с переменным успехом существовали долгое время бок о бок. Это теория близкодействия и теория действия на расстоянии. В чем их суть? Разберемся по порядку.
Теория близкодействия
Сторонники этой теории всегда ищут какую-либо связь между двумя взаимодействующими телами. В случаях, когда тела непосредственно контактируют, и особенно, если эти тела находятся на расстоянии друг от друга и на первый взгляд не имеют непосредственной связи друг с другом.
Нахождение связей объясняет действие одного тела на другое при помощи промежуточных звеньев.
Например, в случае, когда одно тело издает звук, а другое слышит этот звук на расстоянии, может показаться, что звук уши слышат самостоятельно, без участия передающего тела, что уши непосредственно взаимодействуют с источником звука.
Однако, мы знаем, что звук передается по воздуху, как колебания среды, и на его передачу требуется определенное время. Соответственно, речь также идет о близкодействии.
То есть через цепочку передающих звеньев, в данном случае: источник-воздух-уши, взаимодействие передается от одного тела к другому.
Теория близкодействия утверждает также, что всякое взаимодействие происходит с определенной конечной скоростью.
Для объяснения гравитационных и электромагнитных сил, действующих без видимых промежуточных звеньев, придумывались невидимые истечения или атмосферы, исходящие от планет и магнитов.
Теория действия на расстоянии
Сторонники данной теории говорят о прямом действии одних тел на другие на расстоянии непосредственно через пустоту. Тела как-бы «чувствуют» друг друга. При этом действие передается мгновенно.
Один из их главных доводов был в том, что даже если тела соприкасаются непосредственно, то на самом деле между ними все равно находится пустота так как элементарные частицы никогда не касаются друг друга. Они взаимодействуют через пустоту.
Действие магнитных и гравитационных сил, например, также не связано с какой-либо средой. Они взаимодействуют и через вакуум и через инородные тела, как например, постоянный магнит, который будет притягивать железо, даже будучи завернутым в бумагу или помещенным в деревянный ящик.
Обе теории имели свои достоинства и недостатки. На данный момент победила теория близкодействия. Открытие гравитационного и электромагнитного полей позволило заполнить пробелы данной теории и ответить на большую часть вопросов.
Методическая копилка
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Введение понятия «точечный заряд»
Точечными зарядами можно считать заряженные тела, в случае, когда их форма и размеры не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на взаимодействие между этими телами.
Такое возможно, когда речь идет о телах, удаленных друг от друга на расстояния, много большие их размеров. Также следует учитывать, что закон Кулона применим в случае, когда среда, в которую помещены оба тела вакуум.
В случае, когда мы имеем воздух вместо вакуума, можно приближенно считать закон Кулона выполняющимся, так как воздух оказывает очень малое влияние на силу взаимодействия точечных зарядов.
Формулировка закона Кулона
Итак, закон Кулона гласит: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Можно записать закон Кулона в виде формулы:
F=k |q_1 ||q_2 | / r^2,
где |q_1 | и |q_2 | модули зарядов,
r расстояние между зарядами,
k коэффициент пропорциональности, зависящий от принятой системы единиц, численно он равен силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, принятом за единицу длины.
Силу взаимодействия между точечными зарядами называют кулоновской.
Формула закона Кулона имеет тот же вид, что и закон всемирного тяготения, только вместо масс стоят модули зарядов, а вместо гравитационной постоянной коэффициент пропорциональности.
Стоит также отметить, что, как и в случае с законом тяготения, кулоновские силы действуют вдоль прямой, соединяющей эти заряды.
Единица измерения заряда - Кулон
За единицу заряда приняли кулон (1 Кл) в честь Шарля Кулона. Так как существует известная величина единичного элементарного заряда заряда электрона (протона), то можно было принять величину заряда, равной ей.
Но это слишком маленькая величина, и она не подходит для многих бытовых и промышленных расчетов, так как расчеты могли бы стать слишком громоздкими и неудобными. Такая величина принята и пригодна в ядерной физике.
Для классической же физики требовалось ввести иную величину. Поэтому, исходя из уже известных и используемых величин, приняли величину заряда в 1 Кл, равную заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в 1 А.
Заряд в 1 Кл очень большая величина. В случае, когда два точечных заряда обладают каждый таким зарядом, сила их взаимодействия будет примерно равна силе, с которой Земля притягивает груз весом в 1 т.
Поэтому придать такой заряд маленькому телу невозможно, так как по закону Кулона одноименные заряды будут отталкивать кулоновскими силами.
Однако в проводнике протекание такого заряда возможно. Например, через спираль лампочки мощностью 60 Вт за 1 с проходит заряд чуть меньший 1 Кл.
Поэтому всегда следует помнить, что электричество это не шутка, а мощная сила, и относиться с предосторожностями к электроприборам под напряжением.
Точечными зарядами можно считать заряженные тела, в случае, когда их форма и размеры не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на взаимодействие между этими телами.
Такое возможно, когда речь идет о телах, удаленных друг от друга на расстояния, много большие их размеров. Также следует учитывать, что закон Кулона применим в случае, когда среда, в которую помещены оба тела вакуум.
В случае, когда мы имеем воздух вместо вакуума, можно приближенно считать закон Кулона выполняющимся, так как воздух оказывает очень малое влияние на силу взаимодействия точечных зарядов.
Формулировка закона Кулона
Итак, закон Кулона гласит: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Можно записать закон Кулона в виде формулы:
F=k |q_1 ||q_2 | / r^2,
где |q_1 | и |q_2 | модули зарядов,
r расстояние между зарядами,
k коэффициент пропорциональности, зависящий от принятой системы единиц, численно он равен силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, принятом за единицу длины.
Силу взаимодействия между точечными зарядами называют кулоновской.
Формула закона Кулона имеет тот же вид, что и закон всемирного тяготения, только вместо масс стоят модули зарядов, а вместо гравитационной постоянной коэффициент пропорциональности.
Стоит также отметить, что, как и в случае с законом тяготения, кулоновские силы действуют вдоль прямой, соединяющей эти заряды.
Единица измерения заряда - Кулон
За единицу заряда приняли кулон (1 Кл) в честь Шарля Кулона. Так как существует известная величина единичного элементарного заряда заряда электрона (протона), то можно было принять величину заряда, равной ей.
Но это слишком маленькая величина, и она не подходит для многих бытовых и промышленных расчетов, так как расчеты могли бы стать слишком громоздкими и неудобными. Такая величина принята и пригодна в ядерной физике.
Для классической же физики требовалось ввести иную величину. Поэтому, исходя из уже известных и используемых величин, приняли величину заряда в 1 Кл, равную заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в 1 А.
Заряд в 1 Кл очень большая величина. В случае, когда два точечных заряда обладают каждый таким зарядом, сила их взаимодействия будет примерно равна силе, с которой Земля притягивает груз весом в 1 т.
Поэтому придать такой заряд маленькому телу невозможно, так как по закону Кулона одноименные заряды будут отталкивать кулоновскими силами.
Однако в проводнике протекание такого заряда возможно. Например, через спираль лампочки мощностью 60 Вт за 1 с проходит заряд чуть меньший 1 Кл.
Поэтому всегда следует помнить, что электричество это не шутка, а мощная сила, и относиться с предосторожностями к электроприборам под напряжением.
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Формулировка закона сохранения заряда
Существует еще один подобный закон, который тоже является одним из основополагающих. Это закон сохранения электрического заряда.
В телах, которые находятся в покое и электрически нейтральны, заряды противоположных знаков равны по величине и взаимно компенсируют друг друга. Когда происходит электризация одних тел другими, заряды переходят с одного тела на другое, однако их общий суммарный заряд остается прежним.
В изолированной системе тел общий суммарный заряд всегда равен некоторой постоянной величине: q_1+q_2+⋯+q_n=const, где q_1, q_2, …, q_n заряды тел или частиц, входящих в систему.
Как же быть с превращением частиц?
Существует один момент, который может вызывать вопросы превращение частиц. Действительно, частицы могут рождать и исчезать, переходя при этом в другие частицы, излучение или энергию.
При этом такие процессы могут происходить как с нейтральными, так и с несущими заряд частицами. Как же быть в таком случае с законом сохранения заряда?
Оказалось, что рождение и исчезновение частиц может происходить только парно. То есть частицы переходят в иной тип существования, например, в излучение только парой, когда исчезают одновременно и положительная и отрицательная частицы.
При этом появляется некий вид излучения и определенная энергия. В обратном случае, когда под влиянием некоего излучения и потреблением энергии рождаются заряженные частицы, то они тоже рождаются только парой: положительная и отрицательная.
Соответственно, общий заряд новоявленной пары частиц будет равен нулю и закон сохранения заряда выполняется.
Экспериментальное подтверждение закона
Выполнение закона сохранения электрического заряда подтверждено экспериментально множество раз. Нет ни одного факта, который бы говорил об ином.
Поэтому, ученые полагают, что полный электрический заряд всех тел во Вселенной сохраняется неизменным и, скорее всего, равен нулю. То есть количество всех положительных зарядов равно количеству всех отрицательных зарядов.
Природа существования закона сохранения заряда пока непонятна. В частности, непонятно, почему заряженные частицы рождаются и аннигилируют только парами.
Однако, очевидно, что часть мудрого устройства Вселенной, и она необходима для стабильного и продолжительного существования материи как таковой.
Существует еще один подобный закон, который тоже является одним из основополагающих. Это закон сохранения электрического заряда.
В телах, которые находятся в покое и электрически нейтральны, заряды противоположных знаков равны по величине и взаимно компенсируют друг друга. Когда происходит электризация одних тел другими, заряды переходят с одного тела на другое, однако их общий суммарный заряд остается прежним.
В изолированной системе тел общий суммарный заряд всегда равен некоторой постоянной величине: q_1+q_2+⋯+q_n=const, где q_1, q_2, …, q_n заряды тел или частиц, входящих в систему.
Как же быть с превращением частиц?
Существует один момент, который может вызывать вопросы превращение частиц. Действительно, частицы могут рождать и исчезать, переходя при этом в другие частицы, излучение или энергию.
При этом такие процессы могут происходить как с нейтральными, так и с несущими заряд частицами. Как же быть в таком случае с законом сохранения заряда?
Оказалось, что рождение и исчезновение частиц может происходить только парно. То есть частицы переходят в иной тип существования, например, в излучение только парой, когда исчезают одновременно и положительная и отрицательная частицы.
При этом появляется некий вид излучения и определенная энергия. В обратном случае, когда под влиянием некоего излучения и потреблением энергии рождаются заряженные частицы, то они тоже рождаются только парой: положительная и отрицательная.
Соответственно, общий заряд новоявленной пары частиц будет равен нулю и закон сохранения заряда выполняется.
Экспериментальное подтверждение закона
Выполнение закона сохранения электрического заряда подтверждено экспериментально множество раз. Нет ни одного факта, который бы говорил об ином.
Поэтому, ученые полагают, что полный электрический заряд всех тел во Вселенной сохраняется неизменным и, скорее всего, равен нулю. То есть количество всех положительных зарядов равно количеству всех отрицательных зарядов.
Природа существования закона сохранения заряда пока непонятна. В частности, непонятно, почему заряженные частицы рождаются и аннигилируют только парами.
Однако, очевидно, что часть мудрого устройства Вселенной, и она необходима для стабильного и продолжительного существования материи как таковой.
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Известно ли нам, что такое электрический заряд
Дело в том, что на современном уровне знаний мы еще не можем разложить понятие «заряд» на более простые составляющие. Это основополагающее, так сказать, первичное понятие.
Нам известно, что это определенное свойство элементарных частиц, известен механизм взаимодействия зарядов, мы можем измерить заряд и использовать его свойства.
Однако все это следствие данных, полученных опытным путем. Природа этого явления нам до сих пор не ясна. Поэтому однозначно определить, что такое электрический заряд, мы не можем.
Для этого необходимо раскрыть целый круг понятий. Разъяснить механизм взаимодействия зарядов и описать их свойства. Поэтому проще разобраться, что означает утверждение: «данная частица имеет (несет на себе) электрический заряд».
Наличие электрического заряда у частицы
Общеизвестно, что все тела состоят из мельчайших частиц. Любое тело можно разделить на молекулы, молекулы на атомы, а атомы, в свою очередь, делятся на еще меньшие составляющие, которые уже являются неделимыми.
Класс наименьших неделимых частиц назвали элементарными частицами. Изначально это были протон, электрон и нейтрон. Открытие протона и нейтрона.
Однако позже удалось установить, что количество элементарных частиц намного больше, и что протон, электрон и нейтрон не являются неделимыми и основополагающими стройматериалами Вселенной. Они сами могут разлагаться на составляющие и превращаться в другие виды частиц.
Поэтому название «элементарная частица» в настоящее время включает довольно большой класс частиц, меньших по размеру, чем атомы и ядра атомов. При этом частицы могут иметь самые различные свойства и качества.
Однако, такое свойство, как электрический заряд, бывает только двух типов, которые условно назвали положительным и отрицательным. Наличие заряда у частицы это ее свойство отталкиваться или притягиваться к другой частице, которая тоже несет на себе заряд. Направление взаимодействия при этом зависит от типа зарядов.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. При этом сила взаимодействия между зарядами очень велика в сравнении с гравитационными силами, присущими всем без исключения телам во Вселенной.
В ядре водорода, для примера, электрон, несущий отрицательный заряд, притягивается к ядру, состоящему из протона и несущему положительный заряд, с силой в 1039 раз большей, чем сила, с которой тот же электрон притягивается протоном за счет гравитационного взаимодействия.
Частицы могут нести на себе заряд или не нести, в зависимости от типа частицы. Однако «снять» заряд с частицы невозможно, точно так же, как невозможно и существование заряда вне частицы.
Кроме протона и нейтрона заряд несут на себе некоторые другие виды элементарных частиц, однако неограниченно долго существовать могут только эти две частицы.
Остальные заряженные частицы существуют очень малое время (порядка 10-10 секунды или менее) и превращаются в другие виды частиц.
Дело в том, что на современном уровне знаний мы еще не можем разложить понятие «заряд» на более простые составляющие. Это основополагающее, так сказать, первичное понятие.
Нам известно, что это определенное свойство элементарных частиц, известен механизм взаимодействия зарядов, мы можем измерить заряд и использовать его свойства.
Однако все это следствие данных, полученных опытным путем. Природа этого явления нам до сих пор не ясна. Поэтому однозначно определить, что такое электрический заряд, мы не можем.
Для этого необходимо раскрыть целый круг понятий. Разъяснить механизм взаимодействия зарядов и описать их свойства. Поэтому проще разобраться, что означает утверждение: «данная частица имеет (несет на себе) электрический заряд».
Наличие электрического заряда у частицы
Общеизвестно, что все тела состоят из мельчайших частиц. Любое тело можно разделить на молекулы, молекулы на атомы, а атомы, в свою очередь, делятся на еще меньшие составляющие, которые уже являются неделимыми.
Класс наименьших неделимых частиц назвали элементарными частицами. Изначально это были протон, электрон и нейтрон. Открытие протона и нейтрона.
Однако позже удалось установить, что количество элементарных частиц намного больше, и что протон, электрон и нейтрон не являются неделимыми и основополагающими стройматериалами Вселенной. Они сами могут разлагаться на составляющие и превращаться в другие виды частиц.
Поэтому название «элементарная частица» в настоящее время включает довольно большой класс частиц, меньших по размеру, чем атомы и ядра атомов. При этом частицы могут иметь самые различные свойства и качества.
Однако, такое свойство, как электрический заряд, бывает только двух типов, которые условно назвали положительным и отрицательным. Наличие заряда у частицы это ее свойство отталкиваться или притягиваться к другой частице, которая тоже несет на себе заряд. Направление взаимодействия при этом зависит от типа зарядов.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. При этом сила взаимодействия между зарядами очень велика в сравнении с гравитационными силами, присущими всем без исключения телам во Вселенной.
В ядре водорода, для примера, электрон, несущий отрицательный заряд, притягивается к ядру, состоящему из протона и несущему положительный заряд, с силой в 1039 раз большей, чем сила, с которой тот же электрон притягивается протоном за счет гравитационного взаимодействия.
Частицы могут нести на себе заряд или не нести, в зависимости от типа частицы. Однако «снять» заряд с частицы невозможно, точно так же, как невозможно и существование заряда вне частицы.
Кроме протона и нейтрона заряд несут на себе некоторые другие виды элементарных частиц, однако неограниченно долго существовать могут только эти две частицы.
Остальные заряженные частицы существуют очень малое время (порядка 10-10 секунды или менее) и превращаются в другие виды частиц.
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Задача №38. Определение электрического момента диполя
Определить электрический момент диполя, если известно, что его заряд равен 5·10-9 Кулон, плечо 0,01 метр.
Дано: Q=5·10-9 Кл; l=10-2 м
Найти: p-?
Решение:
Вектор электрического момента диполя определяется по формуле
p=Ql=5·10-9·10-2=5·10-11 Кл·м
Ответ: электрический момент диполя равен 500 нано Кулонам на метр
Определить электрический момент диполя, если известно, что его заряд равен 5·10-9 Кулон, плечо 0,01 метр.
Дано: Q=5·10-9 Кл; l=10-2 м
Найти: p-?
Решение:
Вектор электрического момента диполя определяется по формуле
p=Ql=5·10-9·10-2=5·10-11 Кл·м
Ответ: электрический момент диполя равен 500 нано Кулонам на метр
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Задача №6. Амплитуда силы тока и резонанс напряжений
В сеть переменного тока с действующим напряжением 220 В включены последовательно конденсатор емкостью 1×10-4 Ф, катушка индуктивностью 0,4 Гн и активное сопротивление 8 Ом. Определить амплитуду силы тока в цепи, если частота переменного тока 200 Гц, а также частоту переменного тока, при которой в данном контуре наступит резонанс напряжений.
Дано: Ud=220 В; С=100 мкФ=1×10-4 Ф; L=0,4 Гн;
Ra=8 Ом; v=200 Гц.
Найти: I0-?; vp-?
Решение:
Амплитуда силы тока определяется по закону Ома
I_0=U_0/sqrt{{R_a}^2+(w*L-1/{w*C})^2}
Поскольку
U_0=U_d/sqrt{2} и w=2*pi*v
Получаем формулу
I_0={U_d*sqrt{2}}/sqrt{{R_a}^2+(2*pi*v*L-{1/{2*pi*v*C}})^2}
Амплитуда силы тока
I_0={220*sqrt{2}}/sqrt{8^2+(2*3.14*200*0.4-{1/{2*3.14*200*1*10^{-4}}})^2}{approx}0.6 A
При резонансе напряжений амплитуды напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности равны U_{0C}=U_{0L}.
Так как U_{0C}={I_0}/{2*pi*v_p*C), U_{0L}=2*pi*v_p*L*I_0,
то частоту резонанса напряжений определим по формуле
v_p=1/{2*pi*sqrt{LC}}=1/{2*3.14*sqrt{0.4*1*10^{-4}}}{approx}25 Гц
Ответ: амплитуда силы тока для данной электрической цепи равна 0.6 ампер, частота переменного тока при которой наступит резонанс напряжений равна 25 герцам.
В сеть переменного тока с действующим напряжением 220 В включены последовательно конденсатор емкостью 1×10-4 Ф, катушка индуктивностью 0,4 Гн и активное сопротивление 8 Ом. Определить амплитуду силы тока в цепи, если частота переменного тока 200 Гц, а также частоту переменного тока, при которой в данном контуре наступит резонанс напряжений.
Дано: Ud=220 В; С=100 мкФ=1×10-4 Ф; L=0,4 Гн;
Ra=8 Ом; v=200 Гц.
Найти: I0-?; vp-?
Решение:
Амплитуда силы тока определяется по закону Ома
I_0=U_0/sqrt{{R_a}^2+(w*L-1/{w*C})^2}
Поскольку
U_0=U_d/sqrt{2} и w=2*pi*v
Получаем формулу
I_0={U_d*sqrt{2}}/sqrt{{R_a}^2+(2*pi*v*L-{1/{2*pi*v*C}})^2}
Амплитуда силы тока
I_0={220*sqrt{2}}/sqrt{8^2+(2*3.14*200*0.4-{1/{2*3.14*200*1*10^{-4}}})^2}{approx}0.6 A
При резонансе напряжений амплитуды напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности равны U_{0C}=U_{0L}.
Так как U_{0C}={I_0}/{2*pi*v_p*C), U_{0L}=2*pi*v_p*L*I_0,
то частоту резонанса напряжений определим по формуле
v_p=1/{2*pi*sqrt{LC}}=1/{2*3.14*sqrt{0.4*1*10^{-4}}}{approx}25 Гц
Ответ: амплитуда силы тока для данной электрической цепи равна 0.6 ампер, частота переменного тока при которой наступит резонанс напряжений равна 25 герцам.
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Активность нуклида в радиоактивном источнике
Физическая величина: активность нуклида в радиоактивном источнике
Наименование единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике: беккерель
Обозначение единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике (беккерель): Бк (Bq)
Определение единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике (беккерель): беккерель равен активности нуклида, при которой за время одна секунда происходит один акт распада
Физическая величина: активность нуклида в радиоактивном источнике
Наименование единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике: беккерель
Обозначение единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике (беккерель): Бк (Bq)
Определение единицы измерения активности нуклида в радиоактивном источнике (беккерель): беккерель равен активности нуклида, при которой за время одна секунда происходит один акт распада
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Задача №1. Ускорение свободного падения
Определить: на какой высоте h ускорение свободного падения вдвое меньше его значения на поверхности Земли?
Дано: g′=g/2; RZ=6.37×106 м.
Найти: h=?
Решение:
mg=G*{mM/{R^2}},
mg{prime}=G*{mM/{(R_Z+h)^2}},
g/{g{prime}}={(R_Z+h)^2}/{R_Z}^2,
g/{g{prime}}=2,
h^2+2{R_Z}h-{R_Z}^2=0,
h={R_Z}*{(sqrt{2}-1)}={6.37*10^6}*{(sqrt{2}-1)}=2.61*10^6м.
Ответ: на высоте 2.61×106 метров ускорение свободного падения вдвое меньше его значения на поверхности Земли.
Определить: на какой высоте h ускорение свободного падения вдвое меньше его значения на поверхности Земли?
Дано: g′=g/2; RZ=6.37×106 м.
Найти: h=?
Решение:
mg=G*{mM/{R^2}},
mg{prime}=G*{mM/{(R_Z+h)^2}},
g/{g{prime}}={(R_Z+h)^2}/{R_Z}^2,
g/{g{prime}}=2,
h^2+2{R_Z}h-{R_Z}^2=0,
h={R_Z}*{(sqrt{2}-1)}={6.37*10^6}*{(sqrt{2}-1)}=2.61*10^6м.
Ответ: на высоте 2.61×106 метров ускорение свободного падения вдвое меньше его значения на поверхности Земли.
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Задача №52. Определение КПД спиртовки
При нагревании на спиртовке двухсот грамм воды от температуры двадцать градусов Цельсия до температуры девяносто градусов Цельсия было затрачено шесть грамм спирта. Удельная теплоёмкость воды равна четыре тысячи двести Дж/(кг×°C). Удельная теплота сгорания топлива тридцать миллионов Джоулей на килограмм.
Необходимо: определить коэффициент полезного действия спиртовки.
Дано: m1=200 г=0,2 кг; m2=6 г=0,006 кг; c1=4200 Дж/(кг×°C); q=3×10-7 Дж/кг; t1=20°C; t2=90°C
Найти: η -?
Решение
Коэффициент полезного действия тепловой машины (в нашем случае спиртовки) равен отношению полезной энергии (количество теплоты (Q2), израсходованное на нагрев воды) к энергии, которая выделилась при сгорании топлива (количество теплоты (Q1), отданное нагревателем)
{eta}={Q_2/Q_1}*100%
Определим количество теплоты, затраченное при сгорании топлива
Q_1=q*m={3*10^7}*0,006=180000 Дж
Определим количество теплоты, затраченное на нагревание воды
Q_2=c_1*m_1*(t_2-t_1)=4200*0,2*(90-20)=58800 Дж
Коэффициент полезного действия спиртовки
{eta}=Q_2/Q_1={58800/180000}*100%=32,67%
Ответ: коэффициент полезного действия спиртовки равен тридцать два целых шестьдесят семь сотых процентов
При нагревании на спиртовке двухсот грамм воды от температуры двадцать градусов Цельсия до температуры девяносто градусов Цельсия было затрачено шесть грамм спирта. Удельная теплоёмкость воды равна четыре тысячи двести Дж/(кг×°C). Удельная теплота сгорания топлива тридцать миллионов Джоулей на килограмм.
Необходимо: определить коэффициент полезного действия спиртовки.
Дано: m1=200 г=0,2 кг; m2=6 г=0,006 кг; c1=4200 Дж/(кг×°C); q=3×10-7 Дж/кг; t1=20°C; t2=90°C
Найти: η -?
Решение
Коэффициент полезного действия тепловой машины (в нашем случае спиртовки) равен отношению полезной энергии (количество теплоты (Q2), израсходованное на нагрев воды) к энергии, которая выделилась при сгорании топлива (количество теплоты (Q1), отданное нагревателем)
{eta}={Q_2/Q_1}*100%
Определим количество теплоты, затраченное при сгорании топлива
Q_1=q*m={3*10^7}*0,006=180000 Дж
Определим количество теплоты, затраченное на нагревание воды
Q_2=c_1*m_1*(t_2-t_1)=4200*0,2*(90-20)=58800 Дж
Коэффициент полезного действия спиртовки
{eta}=Q_2/Q_1={58800/180000}*100%=32,67%
Ответ: коэффициент полезного действия спиртовки равен тридцать два целых шестьдесят семь сотых процентов
-
Галлямова З.Р.
- Сообщения: 70
- Зарегистрирован: 07 окт 2016, 05:24
Re: Методическая копилка
Задача №7. Строение атома
Определить на сколько изменилась энергия электрона в атоме водорода при излучении атомом фотона с длиной волны 4.86×10-7 м?
Дано: λ=4.86×10-7 м.
Найти: ΔW-?
Решение:
Формула изменения энергии атома при излучении фотона: ΔW=hν. Если учесть, что ν=c/λ, постоянная Планка h=6.62×10-34 Дж·с, скорость света в вакууме c=3×108 м/с, то получаем следующую формулу:
{Delta}W=h*c/{lambda}={6.62*10^{-34}*3*10^8}/{4.86*10^{-7}}=4.4*10^{-19} Дж
Ответ: энергия электрона в атоме водорода изменилась на 4.4×10-19 джоуля
Определить на сколько изменилась энергия электрона в атоме водорода при излучении атомом фотона с длиной волны 4.86×10-7 м?
Дано: λ=4.86×10-7 м.
Найти: ΔW-?
Решение:
Формула изменения энергии атома при излучении фотона: ΔW=hν. Если учесть, что ν=c/λ, постоянная Планка h=6.62×10-34 Дж·с, скорость света в вакууме c=3×108 м/с, то получаем следующую формулу:
{Delta}W=h*c/{lambda}={6.62*10^{-34}*3*10^8}/{4.86*10^{-7}}=4.4*10^{-19} Дж
Ответ: энергия электрона в атоме водорода изменилась на 4.4×10-19 джоуля