БИЛЕТ № 4

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное дви¬жение в природе и технике

При движении материальной точки вдоль оси ^действующая на нее сила F зависит как от координаты тела так и от времени t. Это означает, что сила является функцией координаты и времени: F- F(x, t).

Рассмотрим, как на движение тела влияет длительность действия силы Для у прощения математических оценок будем считать, что

• модуль силы не зависит от координаты х: F& F (х),

• сила, начиная действовать в момент времени / = О, остается постоян¬ной в течение времени At и затем прекращает свое действие, т. е. ста¬новится равной нулю при t> At.

Временной характеристикой действия силы является импульс силы. FA Импульс силы — произведение силы на длитель-

А _ ность ее действия:

p = FAt.

Импульс силы — временная характеристика дей¬ствия силы. Единица импульса силы — ныотон- секунда (Н   с). 

 

Рис. 4.3

Замкнутая система — система тел, для которой равнодействующая внеш¬них сил равна нулю.

Силы взаимодействия между телами системы называются внутренними силами. При столкновении шаров сила F/2, которая действует на первый шар со стороны второго (рис. 4.3), по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению силе F2J, действующей на второй шар со

стороны первого: FX1 = ~FU .

Запишем выражения для этих сил. Согласно второму закону Ньютона

Обозначим скорость шаров после столкновения й, и v2f длительность

столкновения At . Ускорение шаров

20

«2 =

At

At

mt

- _ At)t _ ц - vl0 _ Аих _ v?-v, At ' At Объединяя эти выражения, находим

Ч - ^20

= —т-

At At

Сократив обе части уравнения на At и перегруппировав слагаемые в обеих его частях, получим закон сохранения импульса:

глД + т2С>2 = т}€10 + т2и26.

В правой части равенства содержится суммарный wviriyjibc системы в наг чальный момент времени, а в левой — сумма импульсов тел в произвольный момент времени, приобретенных в результате взаимодействия (столкновения). Это означает, что при столкновешго суммарный импульс системы сохраняется.

Суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоян¬ным при любых взаимодействиях тел системы между собой.

 

О Ar2 Рис. 4.2

Atx t

Одним из основных примеров проявления закона сохранения импульса является реактивное движение — движение, возникающее при отделении от тела (какой-либо его части) с некоторой скоростью. Например, отделение снаряда от ствола оружия. Отдачу испытывают пожарные, направ,1яя водя¬ную струю на горящий объект. Именно благодаря закону сохранения импуль¬са перемещается водный транспорт. В природе встречаются живые организ¬мы, которые перемещаются за счет реактивной отдачи, например медузы. 

Движение ракеты — это тоже пример реактивного движения. Отделяю¬щейся частью тела (ракеты) при таком движении является струя горячих газов, образующихся при сгорании топлива.

2. Экспериментальное задание по теме « Молекулярная физика»: наблюдение изменения давления воздуха при изменении температу¬ры и объема

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения изменения давления при изменении объема и температуры гофрированный сосуд, манометр, регистрирующий давление внутри сосуда, термометр, сосуд с горячей водой.

Соберите установку согласно рис. 4.4.

 

Рис. 4 4 Рис. 4.5

Вращая винт, изменяем объем газа, содержащийся в гофрированном со¬суде. Обращаем внимание на показания манометра.

Опускаем гофрированный сосуд с газом в сосуд с горячей водой (рис. 4.5). С повышением температуры газа показания манометра изменя¬ются.

Делаем вывод: с уменьшением объема газа давление увеличивается при постоянной температуре, т.е. вполняется закон Бойля — Мариота:

А = 11; г = const.

Pi К

При постоянном объеме с увеличением температуры давление увеличи¬вается, т.е. выполняется закон Гсй-Люссака:

у - const.

Рг Т2

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления при помощи физических знаний

Молния

Наблюдали ли вы молнию? Красивое и небезопасное явление природы" Уже в середине XIII в. ученые обратили внимание на внешнее сходство мол¬нии 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 неко¬ 

тором расстоянии друг от друга, подклю¬чим батарею конденсаторов (рис. 4.6). Начнем заряжать конденсаторы от элек¬трической машины.

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

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

Ответьте на 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.

by Ivan Domanov © 2024