Механічний рух. Основна задача механіки

Білет № 1

Механічний рух. Основна задача механіки

Механічний рух — це зміна з часом взаємного положення у просторі матеріальних тіл або взаємного положення частин даного тіла. Щоб вивчити рух тіла, треба дослідити, як змінюється його положення у просторі з часом, тобто вміти визначати його координати у будь-який момент. Так, астрономи, знаючи закони руху небесних тіл, можуть розрахувати з великою точністю, наприклад, появу в певний момент у певній ділянці неба комети. Основна задача механіки полягає у визначенні положення тіла у будь-який момент часу. Така задача має єдиний розв'язок тільки за конкретних початкових умов, тобто коли відоме початкове положення (координати) тіла і початкова швидкість його руху. Розв'язок основної задачі механіки математично подається у вигляді певної функції (залежності) координат тіла від часу. Механіка вивчає механічний рух та взаємодію тіл. Механічним рухом називають зміну з часом положення тіла відносно інших тіл. Часто для стислості ми називатимемо механічний рух просто «рухом».Приклади механічного руху: рух зір і планет, потягів, літаків, автомобілів та космічних кораблів. Основне завдання механіки полягає в тому, що в визначити положення тіла в будь-який момент часу. Для розв'язання основного завдання механіки треба знати початкове положення тіла та його швидкість у поточний момент часу. Крім того, якщо швидкість тіла змінюється з часом, треба знати, як саме вона змінюється. Швидкість тіла змінюється внаслідок дії на це тіло інших тіл. Закони, що визначають, як змінюються швидкості тіл, і є основними законами механіки. Але щоб сформулювати закони механіки й навчитися їх застосовувати, треба спочатку навчитися описувати положення тіла та його рух. Опис руху тіл становить зміст першого розділу механіки, який називають кінематикою.

Квантові властивості світла.

Світло можна уявити не тільки з хвильової точки зору, але і як потік своєрідних частинок - квантів світла (фотонів). Основна характеристика кванта - це енергія. Монохроматичний світловий потік складається з фотонів з однаковою світловий енергією. Енергія фотона дорівнює E = hν = QUOTE , де h = 6.62 X 10 -34 Дж сек - постійна Планка, ν-Частота світла (Гц), С-швидкість світла у вакуумі м / сек, Х-Довжина хвилі (м). Явище, що полягає в тому, що металеві тіла, піддані опроміненню світлом випускають електрони називається фотоефектом. Фотоефект - це виривання електронів з поверхні металу під дією світла. Теорія фотоефекту була створена великим німецьким фізиком Ейнштейном. Відповідно до цієї теорії енергія кванта світла hν йде на здійснення роботи виходу А, тобто роботи, яку потрібно зробити для відриву електрона з поверхні металу, на повідомлення електрону кінетичної енергії. hν = А - QUOTE Для кожного тіла фотоефект спостерігається лише в той разі, якщо частота світла більше мінімального значення ν _м. Це мінімальне значення називають червоним кордоном фотоефекту.ν _{м =} QUOTE . Гіпотеза Планка - гіпотеза, висунута 14 грудня 1900 Максом Планком і полягає в тому, що при тепловому випромінюванні енергія випускається і поглинається не безперервно, а окремими квантами (порціями). Кожна така порція-квант має енергію, пропорційної частоті ν випромінювання:

 

Білет №2

Коливальний рух.

Коливаннями називають фізичні процеси, які точно чи майже точно повторюються через однакові проміжки часу. Коливання бувають механічними та електромагнітними. З коливаннями ми зустрічаємося не тільки в техніці, а й у природі та житті людини. Наприклад, коливається поршень двигуна, листя дерев, струни музичних інструментів, б’ється серце. Головною особливістю коливального руху є його періодичність. Існує два види коливального руху: вільні і вимушені коливання.

Вільні коливання — це коливання, які відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасної дії зовнішніх сил. Система тіл, які можуть виконувати вільні коливання, називається коливальною системою.

Вимушені коливання — коливання, що виникають під дією зовнішніх сил, які змінюються з часом за модулем та напрямом.

Характеристики коливального руху:

Амплітуда — модуль найбільшого відхилення тіла від положення рівноваги. Позначається літерою А та вимірюється в метрах.

Період — мінімальний проміжок часу, за який відбувається одне коливання. Період позначається літерою Т та вимірюється в секундах.

Частота — число коливань за одиницю часу. Позначається літерою ν та вимірюється в герцах. Частота обернено пропорційна періоду, тому для того щоб знайти частоту, необхідно одиницю поділити на період.

 

 

Білет № 3

Рівняння фотоефекту.

У 1887 році Г. Герц спостерігав явище, яке згодом стало поштовхом у розвитку квантових уявлень про природу світла. це було проявом явища фотоефекту — виходу електронів з тіла в інше середовище або вакуум під дією електромагнітного випромінювання. Фотоефект є результатом трьох послідовних процесів: поглинання фотона, внаслідок чого енергія одного електрона стає більшою за середню; руху цього електрона до поверхні тіла; виходу його за межі тіла в інше середовище через поверхню поділу. Коли на негативно заряджену цинкову обкладку Р падає ультрафіолетове світло, у колі виникає струм, який фіксує гальванометр. За допомогою потенціометра R напругу на конденсаторі можна змінювати. Вивчивши за допомогою такої установки залежність сили струму від частоти хвилі світла, його інтенсивності, інших характеристик випромінювання, О. Г. Столєтов установив три закони фотоефекту: 1) число електронів, що вилітають із поверхні тіла під дією електромагнітного випромінювання, пропорційне його інтенсивності; 2) для кожної речовини залежно від її температури і стану поверхні існує мінімальна частота світла VQ, за якої ще можливий зовнішній фотоефект; 3) максимальна кінетична енергія фотоелектронів залежить від частоти опромінення і не залежить від його інтенсивності. За законом збереження енергії: Це співвідношення називають рівнянням Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту.

Білет № 4

Білет № 5

Робота і потужність струму

Робота струму дорівнює добутку сили струму напруги і часу, впродовж якого виконується робота. Як і в механіці, роботу струму вимірюють у джоулях. A = UI D t, де . (4.2.6)

Формула (4.2.6) зручна для визначення роботи струму в колі з паралельним з'єднанням провідників, оскільки напруга на всіх провідниках при цьому однакова:

A = UI D t, де U = IR, A = I ² R D t. (4.2.7)

Формулою (4.2.7) зручно користуватись у разі послідовного з'єднання провідників у колі, оскільки через всі провідники проходить однаковий струм.

Будь-який електричний прилад розрахований на споживання певної енергії за одиницю часу. Тому поряд із роботою струму велике значення має потужність струму. Вона дорівнює відношенню роботи струму за час D t до цього часу:

.

Як і в механіці, її вимірюють у ватах (Вт). На більшості приладів вказано потужність, яку вони споживають. На практиці широко застосовують одиницю потужності - кіловат і одиницю роботи - кіловат-годину:

1 кВт = 10³ Вт, 1 кВт·год = 3,6·10⁶ Дж.

Потужність струму P = IU = I ² R, що споживається зовнішньою ділянкою повного кола, називають корисною. Затраченою потужністю називають потужність джерела струму P _зат = e I = I ²(R + r). Коефіцієнт корисної дії джерела . Коефіцієнт корисної дії зростає зі зменшенням внутрішнього опору джерела.

Білет № 6

Вільне падіння тіл

Вам добре відомо, що тіла падають на Землю. Під час падіння тіл їхня швидкість збільшується, тобто падіння тіл є прискореним рухом.

Якщо одночасно відпустити підняті над землею металеве і паперове кружальця, то металеве кружальце впаде на землю раніше, ніж паперове. Можна припустити, що час падіння тіл залежить від їхньої маси. Проте це припущення спростується, коли взяти два однакові аркуші паперу; один із них зіжмакати і відпустити їх одночасно з рук. Зіжмаканий аркуш паперу впаде на землю раніше. Різний час падіння пов'язаний не з масою, а з опором повітря.Правильність цього припущення підтверджується експериментальне. Візьмімо товстостінну скляну трубку й помістімо в неї дробинку, шматочок корка і пір'їнку. Потім швидко перевернімо трубку. Тіла впадуть на дно, але дробинка впаде першою, а пір'їнка — останньою (мал. 1, а). Якщо з трубки викачати повітря і знову її перевернути, то всі три тіла досягнуть дна одночасно (мал. 2, б).

Отже, всі тіла в безповітряному просторі (у вакуумі) падають з однаковим прискоренням.Падіння тіл у безповітряному просторі називають вільним падінням.

Вільне падіння е рівноприскореним рухом, прискорення вільного падіння однакове для всіх тіл.Прискорення вільного падіння позначається літерою g і воно ≈ 9,81 м/с .

Тіло, кинуте вертикально вгору, рухається рівносповільнено з прискоренням g, його швидкість зменшується.Вільне падіння тіл вивчав італійський учений Галілео Галілей наприкінці XVI ст. Якщо падаючому тілу дати початкові швидкість, напрямлену вниз, то формули кінематичних величин у проекціях на вісь, напрямлену вниз, мають вигляд: υ = υ + gt;

Для вільного падіння з висоти h, без початкової швидкості, коли координатні вісь напрямлена вниз, то формули мають вигляд: υ = υ - gt

Електричне поле.

Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле, яке робить силову дію на інші заряджені тіла.

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Таким чином, взаємодія заряджених тіл здійснюється не безпосереднім їх впливом один на одного, а через електричні полюси, що оточують заряджені тіла.

Для кількісного визначення електричного поля вводиться силова характеристика – напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, рівну відношенню сили, з яким поле діє на позитивний спробний заряд, поміщений у дану точку простору, до величини цього заряду:

Напруженість електричного поля – векторна фізична величина. Напрямок вектора збігається в кожній точці простору з напрямком сили, що діє на позитивний спробний заряд. Напруженість електричного поля, створюваного системою зарядів у даній точці простору, дорівнює векторній сумі напруженостей електричних полів, створюваних у тій же точці зарядами окремо: Це властивість електричного поля означає, що поле підкоряється принципу суперпозиції.

Для наочного представлення електричного поля використовують силові лінії. Ці лінії проводяться так, щоб напрямок вектора в кожній крапці збігалося з напрямком дотичної до силової лінії.

 

 

Білет № 7

Квантові генератори

Атом не може тривалий час перебувати у збудженому стані — через деякий час (порядку 10^-8с) він переходить в умовно стабільний або стабільний стан. Такий самочинний його перехід з одного енергетичного стану в інший супроводжується, як правило, спонтанним випромінюванням кванта світла певної частоти. Оскільки це відбувається з кожним атомом довільно, то за звичайних умов спостерігається спонтанне випромінювання світла атомами, яке в сукупності є різночастотним, немонохроматичним і некогерентним за своєю природою.

Електромагнітне випромінювання певної частоти (довжини хвилі) називають монохроматичним; випромінювання, що має однакову фазу, є когерентним

У 1917 р. А. Ейнштейн припустив, що за певних умов випромінювання може бути вимушеним. Зокрема, якщо електрон в атомі переходить з одного енергетичного рівня на інший під дією зовнішнього електро-магнітного поля, частота якого збігається з власною частотою квантового переходу електрона то випромінювання буде індукованим.Індуковане електромагнітне випромінювання є монохроматичним і когерентним.Особливістю такого випромінювання є те, що воно поширюється в тому самому напрямку, що й падаюче світло, є монохроматичним і когерентним з ним, тобто не відрізняється від поглинутої атомом електромагнітної хвилі ні за частотою, ні за фазою, ні за поляризацією.

 

 

Білет № 8

Білет № 9

Білет № 10

Білет № 11

Закон всесвітнього тяжіння.

Маса тіла є не тільки мірою інертності, але й мірою його гравітаційних властивостей. Сила гравітаційної взаємодії двох тіл визначається законом всесвітнього тяжіння; де G = 6,67 • 1011 гравітаційна стала, що чисельно дорівнює силі притягання двох тіл масою 1 кг кожне, якщо відстань між ними 1 м. Сила тяжіння F є складовою гравітаційної сили, яка врівноважує реакцію земної поверхні, тобто також залежить від широти місцевості. Внаслідок добового обертання Землі сила тяжіння на екваторі менша за силу тяжіння на полюсі на 0,3%.Гравітаційні сили, прикладені до кожного із взаємодіючих тіл (рис.1. 15), протилежні за напрямками, рівні за модулями і діють вздовж прямої, що з'єднує центри цих тіл (матеріальних „ точок)
Вага тіла — це сила, з якою тіло внаслідок його притягання до Землі діє на опору або підвіс. Невагомість — стан тіла, при якому воно рухається тільки під дією сили тяжіння. Це відбувається, коли тіло рухається з прискоренням, спрямованим униз і чисельно рівним прискоренню вільного падіння. Одним із прикладів руху тіла під дією сили тяжіння є рух штучних супутників. Користуючись законом всесвітнього тяжіння і ІІ законом Ньютона, можна розрахувати швидкість, яку необхідно надати тілу, щоб воно рухалося по коловій орбіті навколо Землі. Ця швидкість буде дорівнювати квадратному кореню з відношення гравітаційної сталої та маси Землі до суми радіусу Землі і висоти, на якій знаходиться тіло.

Білет № 12

Імпульс тіла.

Імпульсом (кількістю руху) тіла називається векторна величина, що вимірюється добутком маси тіла на його швидкість. . Одиниця імпульсу в СІ – Ньютон – секунда. Систему тіл називають замкненою (ізольованою), якщо на неї не діють зовнішні сили. Для замкненої системи геометрична сума імпульсів тіл є величиною сталою під час будь-яких рухів і взаємодії тіл системи. . швидкість відповідних тіл до взаємодії, - швидкості цих тіл після взаємодії. Пружною взаємодією тіл (пружним ударом) називається взаємодія, під час якої зберігається геометрична сума імпульсів та сума кінетичних енергій взаємодіючих тіл.

Непружною взаємодією (непружним ударом) називається взаємодія, після якої форма тіл не відновлюється і обидва тіла рухаються як одне. Застосувавши закон збереження імпульсу , отримаємо:

Закони збереження імпульсу можна продемонструвати на прикладі реактивного руху. Реактивний рух – це рух, який виникає, коли від тіла відокремлюється і рухається з деякою відносною швидкістю якась його частинка. Наприклад, коли із сопла ракети витікають продукти згорання палива.

Білет № 13

Білет № 14

Рівняння фотоефекту.

Фотоефект — явище виривання електронів з речовини під дією світла.

Якщо вирвані електрони вилітають за межі речовини, фотоефект називається зовнішнім.Теоретичне пояснення явища дав Альберт Ейнштейн, за що отримав Нобелівську премію. Ейнштейн використав гіпотезу Макса Планка про те, що світло випромінюється порціями (квантами) із енергією, пропорційною частоті. Припустивши, що світло і поглинається такими ж порціями, він зміг пояснити залежність швидкості вибитих електронів від довжини хвилі опромінення.

,

де ν — частота світла, h — стала Планка, m — маса електрона, v — його швидкість, A — робота виходу.Робота Ейнштейна мала велике значення для розвитку ідей квантової механіки взагалі та квантової оптики зокрема. Три закони фотоефекту: 1. Кількість фотоелектронів прямо пропорційна інтенсивності світла. 2. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світла, кінетична енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті світла. 3. Для кожної речовини існують порогові значення частоти та довжини хвилі світла, які відповідають межі існування фотоефекту; світло з меншою частотою та більшою довжиною хвилі фотоефекту не викликає. Завдяки відкриттю фотоефекту стало можливим:1) звукове кіно;2) створення різноманітних апаратів, які слідкують за освітленістю вулиць, своєчасно запалюють і гасять бакени на річках, працюють "контролерами" в метро, рахують готову продукцію, контролюють якість обробки деталей;3) перетворення світлової енергії в електричну за допомогою фотоелементів. Промисловість виготовляє фотоелементи двох типів - вакуумні та напівпровідникові.

 

Білет № 15

Механічна енергія

Механічна енергія — це величина, що характеризує відносний рух тіл та їх взаємодію, їхню здатність здійснювати роботу. Механічна енергія дорівнює сумі кінетичної та потенціальної енергії тіла. Оскільки мірою зміни енергії є робота, то енергія вимірюється в тих самих одиницях, що й робота. Отже, одиницею вимірювання енергії в системі СІ є джоуль. Потенціальна енергія — частина енергії фізичної системи, що виникає завдяки взаємодії між тілами, які складають систему, та із зовнішніми щодо цієї системи тілами, й зумовлена розташуванням тіл у просторі. Разом із кінетичною енергією, яка враховує не тільки положення тіл у просторі, а й рух, потенціальна енергія складає механічну енергію фізичної сиcтеми.

Потенціальна енергія здебільшого позначається літерами або . Величина, яка дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат його швидкості, називається кінетичною енергією. Кінетична енергія — це енергія тіл, які рухаються. Кінетичну енергію має, наприклад, куля, що вилітає зі ствола гвинтівки. Вона залежить від маси тіла і його швидкості. Чим більша маса або швидкість тіла, тим його кінетична енергія більша. Фізичний зміст кінетичної енергії: кінетична енергія тіла, яке рухається з певною швидкістю, дорівнює роботі, яку може виконати сила, подіявши на нерухоме тіло, щоб надати йому цю швидкість. У випадку частинки із масою та швидкістю кінетична енергія дається формулою .

Закон збереження механічної енергії: У механіці закон збереження енергії стверджує, що в замкненій системі частинок, повна енергія, що є сумою кінетичної і потенціальної енергії не залежить від часу, тобто є інтегралом руху.

Еволюція механічної системи матеріальних точок з масами за другим законом Ньютона задовольняє системі рівнянь

, де - швидкості матеріальних точок, а - сили, що діють на ці точки.

Білет № 16

Енергія електричного поля

Електри́чне по́ле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла. Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля й вектор електричної індукції . У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називають електростатичним полем. Енергію поля зарядженого конденсатора можна розрахувати як роботу, що виконується полем конденсатора в процесі його розрядки:
.
Енергію електростатичного поля можна записати й інакше:

1) Виражаючи q із формули , отримують: .
2) Виражаючи U із формули , отримують: . 

Білет № 17

Білет № 18

Ядерна модель атома

У 1897 р. англійський фізик Дж. Дж. Томсон експериментально відкрив електрон як складову частинку атома, що має найменший електричний заряд. Він припустив, що атом — це позитивно заряджена куля, всередині якої містяться негативно заряджені електрони. Рівномірність їх розподілу в об'ємі кулі та рівність позитивного і негативного зарядів забезпечують електричну нейтральність атома. Модель атома Томсона називають «пудинговою» — за аналогією з традиційним британський пирогом з родзинками Проте така модель атома мала свої обмеження і не відповідала дослідним фактам, отриманим на той час фізиками. Запропонувати більш реальну модель атома вдалося лише після дослідів Е. Резерфорда і формулювання квантових постулатів Н. Бором.

Альфа-частинки — це позитивно заряджені частинки, заряд яких дорівнює двом зарядам електрона, а маса приблизно в чотири рази більша за масу атома Гідрогену, тобто це ядра атома Гелію

У 1911 р. англійський фізик Е. Резерфорд, досліджуючи разом зі своїми співробітниками бомбардування альфа-частинками тонких металевих пластинок, встановив, що вони певним чином розсіюються в речовині.

Як відомо, атом Гідрогену є стійким утворенням, яке складається з ядра-протона й одного електрона, що обертається навколо нього під дією кулонівської сили взаємодії Якщо вважати орбіту електрона коловою, то:

1. Електрони можуть рухатися в атомі тільки по певних орбітах, перебуваючи на яких вони, незважаючи на наявність у них прискорення, не випромінюють

2. Атом випромінює або поглинає квант електромагнітної енергії при переході електрона з одного стаціонарного стану в інший.

 

Білет № 19

Сила Лоренца

Сила Лоренца — сила, що діє на електричний заряд, який перебуває у електромагнітному полі.

Процес взаємодії магнітних полів дослідив Лоренц, який вивів формулу для визначення сили, що діє з боку магнітного поля на рухому заряджену частинку. Сила, з якою поле діє на кожний окремий

заряд (сила Лоренца): Fл=F/n=BQдельтаl/дельтаl sin a.

Силу, що діє з боку магнітного поля на рухомі в ньому заряди, називають силою Лоренца.

Сила Лоренца визначається співвідношенням: F_л = q · V · B · sin

-де q величина движущегося заряда;

-V модуль його швидкості;

-B модуль вектора індукції магнітного поля;

-a кут між вектором швидкості заряда і вектором магнітної індукції

Сила Лоренца залежить від модулів швидкості частинки і індукції магнітного поля. Ця сила перпендикулярна швидкості і, отже, визначає доцентрове прискорення частинки. Частка рівномірно рухається по колу радіуса r.

Зверніть увагу, що сила Лоренца перпендикулярна швидкості і тому вона не виконує роботи, не змінює модуль швидкості заряду і його кінетичної енергії. Але напрям швидкості змінюється безперервно.

 

 

Білет № 20

Маса. Сили в природі

Величину, яка кількісно характеризує інертність тіла, називають масою тіла. Чим більша маса тіла, тим воно інертніше. Маса тіла позначається літерою m та вимірюється в кілограмах у Системі Інтернаціональній. Сила — це фізична величина, яка кількісно характеризує дію одного тіла на інше, в результаті якої воно набуває прискорення. Сила є векторною величиною. Тобто, крім числового значення, сила має напрямок. Сила позначається літерою F та в Системі Інтернаціональній вимірюється в ньютонах. 1 ньютон — це сила, яка тілу масою 1 кг, що перебуває в стані спокою, надає за 1 секунду швидкість 1 метр за секунду при відсутності тертя. Виміряти силу можна за допомогою спеціального пристрою — динамометра.В залежності від характеру взаємодії в механіці розрізняють три види сил:- силу тяжіння,- силу пружності,- силу тертя. Як правило, на тіло діє не одна, а декілька сил. У такому випадку розглядають рівнодійну сил. Рівнодійною сил називають таку силу, яка діє так само, як декілька сил, що одночасно діють на тіло. Користуючись результатами дослідів, можна зробити висновок: рівнодійна сил, спрямованих вздовж однієї прямої в один бік, спрямована в той же бік, а її значення дорівнює сумі значень цих сил. Рівнодійна двох сил, спрямованих вздовж однієї прямої в протилежні боки, спрямована в бік більшої сили та дорівнює різниці значень цих сил.ІІ закон Ньютона: сила, яка діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, надане цією силою.

Наслідки ІІ закону Ньютона:- Закон справедливий тільки в інерціальних системах відліку.- Сила — причина зміни швидкості. Напрям прискорення завжди співпадає з напрямом сили.- Закон справедливий для сили будь-якої природи.

Білет № 21

Спектральний аналіз

Спектральний аналіз — сукупність методів визначення складу (наприклад, хімічного) об'єкта, заснований на вивченні спектрів взаємодії матерії з випромінюванням: спектри електромагнітного випромінювання, радіації, акустичних хвиль, розподілу за масою та енергією елементарних частинок та інше. Кожному кольору відповідає певна довжина електромагнітної хвилі. Довжина хвилі світла зменшується від червоних променів до фіолетових приблизно від 0,7 до 0,4 мкм. За фіолетовими променями у спектрі лежать ультрафіолетові промені, які невидимі для ока, але діють на фотопластинку. Ще меншу довжину хвилі мають рентгенівські промені. За червоними променями знаходиться область інфрачервоних променів. Вони невидимі, але сприймаються приймачами інфрачервоного випромінювання, наприклад спеціальними фотопластинками. Найважливішим джерелом інформації про більшість космічних об'єктів є їхнє випромінювання. Дістати найцінніші й найрізноманітніші відомості про тіла дає змогу спектральний аналіз їхнього випромінювання. За допомогою цього методу можна встановити якісний і кількісний хімічний склад світила, його температуру, наявність магнітного поля, швидкість руху та багато іншого. Для одержання спектрів застосовують спектроскоп та спектрограф.

 

 

Білет № 22

Кипіння

Другим видом пароутворення є кипіння. Кипінням називається процес пароутворення, який відбувається не тільки з вільної поверхні рідини, а і всередині рідини (є бульбашки розчиненого). В рідині є завжди розчинений газ, молекули якого прилипають до стінок посудини, утворюючи маленькі бульбашки газу. “Прилипання” молекул газу до молекул поверхневого шару твердого тіла називається адсорпією. В цих бульбашках знаходиться розчинений газ і насичена пара, які створюють внутрішній тиск, який залежить від температури.

1 етап – рідина повністю не прогріта, верхні шари холодніші від нижніх. На бульбашку діють зовнішній тиск і внутрішній. Внутрішній тиск створюється насиченою парою (тиском газу нехтуємо), а зовнішній тиск складається з атмосферного, гідростатичного і Лапласівського (тиск створений викривленої поверхні рідини, він обернено-пропорційний радіусу кривизни поверхні).

Коли - бульбашка не міняє розмірів, - так як внутрішній тиск створюється насиченою парою. Температура кипіння рідини при нормальному атмосферному тиску називається точкою кипіння. Для води вона становить 1000.

Але вода може кипіти і при 1500, і при 2000, і т. д., а може кипіти і при 500, 100 і навіть при 00. Підвищений тиск і підвищена температура кипіння створюються в автоклавах.

Температура кипіння води найбільша в шатах, а найменша в горах.

При кипінні, при пониженому тиску температура рідини знижується, так як вони кипить за рахунок власної внутрішньої енергії.

 

 

Білет № 23

Склад ядра атома

Досліди Е. Резерфорда, які утвердили ядерну модель атома, показали, що практично вся маса атома зосереджена в його ядрі, який має позитивний заряд. Подальші його дослідження взаємодії альфа-частинок з атомами Нітрогену увінчалися відкриттям протона — другої елементарної частинки, відкритої після електрона. Протон — елементарна частинка, що є ядром атома Гідрогену; має позитивний заряд, що чисельно дорівнює заряду електрона. Ізотопи — різновиди одного й того самого хімічного елемента, що відрізняються за атомними масами. Нейтрон — нестабільна електрично нейтральна, тобто така, що не має ні позитивного, ні негативного заряду, елементарна частинка.У сучасній фізиці протони і нейтрони в ядрі називають нуклонами.Число нуклонів у ядрі атома дорівнює його масовому числу А. Число протонів у ядрі атома дорівнює заряду ядра 2. Число нейтронів N = А-Z. У тому ж році радянський вчений Д. Д. Іваненко (українець за походженням, народився в Полтаві) і німецький фізик В. Гейзенберг незалежно один від одного запропонували оболонкову протонно-нейтронну модель ядра атома. Вони припустили, що атомне ядро складається з нуклонів — протонів і нейтронів, які розміщуються певними групами й утворюють ядерні оболонки. Кожен нуклон перебуває в певному квантовому стані, який характеризується енергією та набором інших квантових величин. Енергія зв'язку ядра атома — це та мінімальна енергія, яку треба затратити, щоб роз'єднати ядро на окремі нуклони, що входять до його складу. Точні вимірювання мас атомних ядер показали, що т_я < Zт_р + Nт_п. Причина виникнення дефекту мас полягає в тому, що для утворення ядра з вільних протонів і нейтронів потрібно виконати роботу, яка чисельно дорівнює енергії зв'язку. Отже, дефект мас визначає енергію зв'язку ядра. Взявши до уваги формулу взаємозв'язку маси та енергії, отримаємо:

 

 

Білет № 24

Напівпровідниковий діод

Напівпровіднико́вий діо́д — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами.Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник.Випрямний перехід, окрім ефекту випрямлення, має й інші властивості, що використовуються для створення різних видів напівпровідникових діодів: випрямних діодів, стабілітронів, лавинно-пролітних діодів, тунельних діодів, варикапів та інших. Тому напівпровідникові діоди поділяють: на випрямні, високочастотні та надвисокочастотні, імпульсні, опірні (стабілітрони), чотиришарові перемикаючі, фотодіоди, світлодіоди, тунельні діоди та інші. Види напівпровідникових діодів. Загалом, механізм односторонньої провідності у діодів однаковий, проте для його створення можна використовувати не лише виключно напівпровідники, а й метали. Застосовується практично у всіх електронних схемах, та в багатьох електричних.

Заломлення світла

Другий головний закон геометричної оптики - закон заломлення світла: якщо середовище за межею з двох середовищ прозоре для світла, то окрім відбиття можна спостерігати заломлення світла. Закони заломлення були відкриті дослідним шляхом декілька століть назад а принципом Гюйгенса, і формулюються так:

1) падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр у точці падіння променя лежать в одній площині.

2) відношення синуса кута падіння і синуса кута заломлення є сталою величиною для розділюваних двох середовищ:

, де 1 - швидкість світла в першому середовищі; 2 - швидкість світла в другому середовищі; n21 - відносний показник заломлення світла у другому середовищі відносно першого.

Якщо першим середовищем є вакуум, то показник заломлення називають абсолютним. Абсолютні показники заломлення визначено для всіх середовищ і занесено до таблиць.

Оскільки i , де с - швидкість світла у вакуумі, то

. Фізичний зміст показника заломлення визначили лише після того, як закони заломлення були отримані а принципом Гюйгенса.

 

Білет № 25

Індуктивність

Мірою "інертності" контуру відносно змін сили струму в ньому (аналогічно масі тіла в механіці) в електродинаміці відіграє індуктивність або коефіцієнт самоіндукції к