Текст по разделу «Молекулярная физика»

Билет №3

1. Законы динамики Ньютона, их применение и проявление в природе. Инерция.

2.Задача на определение периода и частоты свободных колебаний в колебательном контуре.

1. Первый закон Ньютона гласит, что тело движется прямолинейно и равномерно, или находится в состоянии покоя. Формулировка: всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Второй закон Ньютона. Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. Формулировка: В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально ее массе.

F = m a, F- внешняя сила, a-ускорение, m- масса.

Третий закон Ньютона. Взаимодействия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны. Формулировка: материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению.

F₁ = - F₂

Законы Ньютона позволяют объяснить закономерности движения планет, их  естественных  и  искусственных  спутников. Позволяют  предсказывать траектории  движения  планет,  рассчитывать  траектории  космических кораблей  и  их  координаты  в  любые  заданные  моменты  времени.

Текст по разделу «Молекулярная физика»

Ледяная магия

Между внешним давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость. С повышением давления до 2200 атмосфер она падает: с увеличением давления на каждую атмосферу температура  плавления  понижается  на  0,0075 °С.  При  дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 3530 атмосфер вода замерзает при –17 °С, при 6380 атмосферах – при 0 °С, а при 20670 атмосферах – при 76 °С. В последнем случае будет наблюдаться горячий лед.

 При давлении в 1 атмосферу объем воды при замерзании резко возрастает примерно  на 11%.  В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

В  1872 г.  англичанин  Боттомли  впервые  экспериментально обнаружил явление режеляции  льда.  Проволоку с подвешенным на ней грузом помещают на кусок льда. Проволока постепенно разрезает лед, имеющий температуру 0 °С, однако после прохождения проволоки разрез затягивается льдом, и в результате кусок льда остается целым.

Долгое  время  думали,  что лед  под лезвиями  коньков  тает  потому,  что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лед плавится.  Однако  расчеты  показывают,  что человек  массой  60 кг,  стоя  на коньках, оказывает  на  лед  давление  примерно  в 15 атм.  Это  означает,  что  под  коньками температура  плавления  льда  уменьшается  только  на  0,11 °С.  Такого  повышения температуры  явно недостаточно  для того, чтобы лед  стал плавиться  под  давлением коньков  при  катании, например, при –10 °С.

Вопросы к тексту:

1.Как зависит температура плавления льда от внешнего давления?

2.Приведите два примера, которые иллюстрируют возникновение избыточного давления при замерзании воды.

3.При протекании какого процесса может выделяться теплота, которая идет на плавление льда при катании на коньках?

 

- Прочитать предложенный материал (ответ на билет №3 и №4  и тексты к билетам), письменно ответить на вопросы к текстам, ответы направить преподавателю для оценки. 

Билет №4

 1. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение в природе и технике. Достижения в космосе.

2.Задача на применение первого закона термодинамики

1. Импульс  тела -  это физическая векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость.   P = m v (кг м/с).  Импульс  векторная величина, имеет такое же  направление,  как  и  скорость.  Изменение  импульса  материальной  точки  пропорционально приложенной к ней силе и имеет такое же направление,  как и сила.

   Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения:  -  в  замкнутой системе тел  геометрическая сумма  импульсов  тел  есть  величина  постоянная.

Реактивное движение — это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела некоторой его части с определённой скоростью относительно тела.

В природе в основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.

В технике основы теории реактивного движения - в принципах работы жидкостного реактивного двигателя многоступенчатых ракет.  Движение с помощью реактивной струи по закону сохранения импульса лежит в основе гидрореактивного двигателя.

(упомянуть о достижениях в космосе).

Текст по разделу «Молекулярная физика»

Молнии

  Наблюдали ли вы молнию? Красивое и небезопасное явление природы? Уже в середине XIII в. ученые обратили внимание на внешнее сходство молнии и электрической искры. Высказывалось предположение, что молния - это электрическая искра. Когда же она возникает?

Соберем установку: к двум шарикам, закрепленным на изолирующих штативах и находящимися на некотором расстоянии друг от друга, подключим батарею конденсаторов (рис). Начнем заряжать конденсаторы от электрической машины.

По мере заряжения конденсаторов увеличивается разность потенциалов между электродами, а следовательно, будет увеличиваться напряженность поля в газе. Пока напряженность поля невелика, между шариками нельзя заметить никаких изменений. Однако при достаточной напряженности поля (30 000 В/см) между электродами появляется электрическая искра, имеющая вид ярко светящегося извилистого канала, соединяющего оба электрода. Газ вблизи искры нагревается до высокой температуры и расширяется, отчего возникают звуковые волны, и мы слышим характерный треск.

  Опыты с атмосферным электричеством, проводимые MB. Ломоносовым и Франклином независимо друг от друга, доказали, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что молния — это гигантская искра, ничем (кроме размеров) не отличающаяся от искры между шариками.

Вопросы к тексту:

1.Зачем в описанном опыте применяли батарею конденсаторов?

2.К какому виду разрядов можно отнести молнию?

3.Когда между облаками проскакивает молния?

4.Может ли возникнуть молния между облаками и Землей? Объясните