- •Практические занятия по физике
- •Часть 1
- •Учебное пособие
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Величина полного ускорения
- •Поступательное движение
- •В случае равномерного вращательного движения угловая скорость
- •Алгоритм решения задач
- •Вращательное движение
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Уравнение движения при равноускоренном движении имеет вид
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Выражение (2.5) можно записать в виде
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Подставив это выражение в уравнение (2), найдём
- •Решение
- •Подставляя численные значения, получаем
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие 3
- •Законы сохранения импульса и момента
- •Импульса. Энергия. Работа. Мощность
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Потенциальная энергия упруго деформированного тела
- •Полная механическая энергия:
- •Для переменного момента силы:
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Перепишем векторное уравнение (1) в скалярном виде
- •Кинетическая энергия начального положения тела
- •Решение
- •Подставив числовые значения, получим
- •Решение
- •Решение
- •Кинетическая энергия диска, вращающегося вокруг своей оси
- •Решение
- •Решение По закону сохранения энергии
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие 4
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Тогда – плотность газа равна произведению массы одной молекулы на концентрацию молекул. Получим
- •Отсюда получаем изменение давления при утечке газа
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие 5
- •Явления переноса. Распределение молекул
- •По энергиям.
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение Барометрическая формула
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие 6 первое и второе начала термодинамики Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы Первое начало (закон) термодинамики выражает закон сохранения энергии:
- •На основании первого начала термодинамики
- •Адиабатный процесс
- •Работа, совершаемая газом при адиабатном процессе:
- •Теплоемкость одного моля и удельная теплоемкость при постоянном давлении:
- •Методика решения задач
- •I часть Примеры решения задач
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •II часть Примеры решения задач
- •Решение
- •Тогда работа
- •Вычислим
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие 7 закон кулона. Теорема остроградского – гаусса Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
Тогда работа
Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона,
откуда
Тогда
К.
Ответ: Т2 = 775 К.
Задача 4. Автомобильная шина была накачана до давления = 2,2 атм при температуре t1 = 15 0С; во время движения она нагрелась до t2 = 55 0С и лопнула. На сколько градусов охладился вышедший из шины воздух (процесс считать адиабатическим).
Дано: Решение
По условию задачи в шине протекают два процесса: 1) изохорное нагревание (V = const), 2) адиабатное расширение (Q = 0).
для изохорного процесса:
,
= 2,2 атм
t1 = 15 0С; Т1 = 288 К
t2 = 55 0С; Т2 = 328 К
= 1 атм
Т2- ?
. (1)
для адиабатического процесса
;
. (2)
Из уравнения (1)
= 1,4; Т3 – температура после адиабатического расширения.
Вычислим
;
Т3 = 0,76 .Т2 = 250 К;
Т2 = Т3 – Т2 = (250 – 328) К = – 78 К.
Ответ: воздух охладился на 78 К.
Задача 5. Чему равна теплоемкость идеального газа в изотермическом и в адиабатическом процессе.
Решение
Дано:
а) T = const
б) Q = 0
С1- ?С2- ?
а) Т = 0; С1.
б) Q = 0; С2 = 0.
Ответ: С1; С2 = 0.
Задача 6. На рис. 6.3 показан обратимый переход идеального двухатомного газа из состояния 1 в состояние 2. Процесс состоит из изотермического участка 1 - 3 и адиабатического участка 3 - 2. В начальном состоянии V1 = 10–3 м3, = 3 .105 Па в конечном состоянии V2 = 2 .10–3 м3, = 1,33 . 105 Па. Вычислить работу, совершенную газом в процессе перехода 1 - 3 - 2.
Дано:
V1 = 10–3 м3
V2 = 2 .10–3 м3
= 3 . 105 Па
= 1,33 . 105 Па
А1-2 – ?
Решение
При переходе 1 - 2 работа складывается из двух работ: А1-3 – работа перехода из 1 в 3 состояние, и А3 - 2 – работа перехода из 3 во 2 состояние, т.е.
,
1 – 3 – изотерма.
,
причем
V1 = V3,
3 – 2 – адиабата.
Так как работа в адиабатном процессе равна изменению внутренней энергии:
V3 = V1,
тогда
Полная работа перехода 1 - 2 равна
. (1)
Определим отношение , решив систему уравнений:
.
Разделим второе уравнение на первое:
Домножив и разделив левую часть равенства на , получим
Тогда
(2)
Полученное выражение (2) подставим в формулу работы (1)
отсюда = 1,4 (двухатомный газ).
Окончательно
После подстановки
Дж.
Ответ: А1-2 = 203 Дж.
Задача 8. При адиабатическом сжатии кислорода массой т = 20 г его внутренняя энергия увеличилась на 8360 Дж и температура повысилась до t2 = 643 0С. Найти: 1) повышение температуры Т; 2) конечное давление газа , если начальное давление = 2 атм.
Дано: Решение
В адиабатическом процессе нет теплообмена c окружающей средой, следовательно, Q = 0, U = A. Работу совершают внешние силы, изменение внутренней энергии положительно, температура растет
.
т = 20 г = 2 .10–2 кг
= 32 . 10–3
i = 5
U = 8360 Дж
t2 = 643 0С; Т2 = 916 К
= 2 атм = 2 .105 Па
Т- ? - ?
1) Тогда
Вычисление:
К = 648 К.
2) Запишем уравнение адиабаты в виде
,
то есть
К.
Подставив числовые данные, получим
Па.
Ответ: Т = 648 К; = 2,76 . 107 Па.