Resonantsi õõnsus. Uurimustöö füüsikatunnis "Tahkekeha tiheduse määramine

Sissejuhatus

Minu füüsika õpetamise praktikas on minu arvates kõige edukamad näited tundidest, kus lapsed peavad ise olema uurija rollis, mõtlema, arvama, fantaseerima ja seejärel oma ideid katsetama. Loodusteaduste ja eriti füüsika oluliseks eeliseks on omandatud teadmiste eksperimentaalse kontrollimise ja rakendamise võimalus. Töö pakub välja probleemse ülesande, mille tulemusena võetakse kasutusele uus mõiste - kehatihedus. Seejärel rakendavad õpilased praktiliste probleemide lahendamiseks kehatiheduse kontseptsiooni.

Sihtmärk: uute teadmiste õppimine ja esmane kinnistamine.
Õpilased uurivad praktikas uut füüsikalist suurust ja määravad tahke aine tiheduse. Õpilased kasutavad lihtsate ja keerukate probleemide lahendamiseks tiheduse mõistet.

(Teema on mõeldud kaheks 45-minutiliseks õppetunniks)

1. tund.

Kuningas Hiero (250 eKr) tellis käsitöölisel ühest puhta kulla valuplokist krooni. (1. lisa)
Olete saanud ülesandeks kontrollida kuldse krooni valmistanud meistri ausust. Teie käsutuses on kroon ja kullakang, sama, mis meistrile kingiti. Kuidas aru saada, kas meistrimees on osa kullast asendanud odava metalliga, nagu raud või vask?
Milliseid füüsikalisi suurusi tuleb küsimusele vastamiseks mõõta:

Enamik lapsi mõistab kohe, et võra ja valuploki masse tuleb võrrelda näiteks kangkaalude abil. Tõenäoliselt, isegi kui meister pettis, lisati kulla asemel teine metall ja krooni mass langeb kokku väljastatud valuploki massiga. Mida on veel vaja kontrollida? Siin on abiks järgmine vihje: asetage kangskaalale kaks ühesuguse massi ja eelistatavalt kujuga, kuid erinevast materjalist (näiteks teras- ja alumiiniumsilindrid) korpust. Lapsed näevad, et teine suurus võrdluseks on maht.
Järeldame: kui mitte ainult massid, vaid ka krooni maht ja valuploki maht ei lange kokku, siis tegi meister töö ausalt.
Arutleme keeruka kujuga kehade ruumala mõõtmise üle ning räägime Archimedesest ja tema avastusest.

Teeme nüüd ülesande keerulisemaks! Mida teha, kui pole enam sarnast valuplokki, millest kroon valmistati, ja kuningas ei mõelnud selle massi ja mahtu ette mõõta? Nüüd on teie käsutuses kroon ja väike tahvel puhast kulda (või näiteks münt), kuidas vastata samale küsimusele:

KAS KULDKROONIS ON MUUD METALLIDE LISANDID?

Vihje:

On olemas füüsikaline suurus, mis iseloomustab ainet, millest erinevad kehad koosnevad. See väärtus on kõigi samast ainest valmistatud objektide puhul sama. Näiteks kullakangi, krooni, mündi, sõrmuse või keti jaoks.

MIS SEE KVALITEET ON?

Vihjeks võite soovitada sellise väärtuse koostamist juba laste poolt nimetatud kehade massist ja mahust. Mõnel juhul on kasulik kaaluda kõiki võimalikke kombinatsioone, kasutades liitmise, lahutamise, korrutamise ja jagamise tehteid. Seega käsitleme valikute m-V, m+V mõttetust. Valik mxV ei sobi, kuna see krooni väärtus on suurem kui mündi puhul. Õiged valikud jäävad m:V ja V:m, ühte neist valikutest nimetatakse tiheduseks.

Tihedus on füüsikaline suurus, mis võrdub keha massi ja ruumala suhtega.

Tahkete ainete tihedus (g/cm³ või 1000 kg/m³)

Alumiiniumist
Kask (kuiv)
			Liiv (kuiv)

tamm (kuiv)
Kuusk (kuiv)
Raud teras
			Mänd (kuiv)

Kulla tihedus on r = 19,3 g/cm³, see tähendab, et üks kuupsentimeetris on 19,3 grammi seda ainet.

Tihedus näitab, kui suur on antud aine ruumalaühiku mass.

Tabeliga töötamine võimaldab kvantitatiivselt arutada, millised materjalid on kõige tihedamad ja millised vähem. Õpikud ja probleemraamatud sisaldavad tavaliselt vedelike ja gaaside tihedusi. Tuleb meeles pidada, et puhta vee kõige olulisem tihedus on 1 g/cm³ ehk 1000 kg/m³. Pange tähele, et jää tihedus on väiksem kui vee tihedus, mis on üks vee hämmastavaid omadusi, mis osaliselt määras meie planeedi välimuse ja reservuaaride elanike talvise ellujäämise võimaluse.

Kuidas kasutada olemasolevat võrdlusmaterjali?

Tahkete kehade tihedust puudutavate teadmiste rakendamise harjutamiseks pakutakse välja praktiline töö ühesuguse mahuga, kuid erineva massiga kehade komplektiga. Seda täites määravad poisid kehatiheduse, leiavad tabelist saadud väärtusele lähima väärtuse ja nii määravad, mis ainest keha koosneb.
Esimese keha saab anda kõigile ühesuguse ja koos klassiga analüüsida aine definitsiooni, täites tabeli esimese rea.
Seejärel antakse järelejäänud kehad välja ja lapsed määravad paarikaupa ainete nimetused.

Praktiline töö "Tahke keha tiheduse määramine"

Töö eesmärk: õppida määrama tahke aine tihedust ja võrdlusandmete abil välja selgitada aine, millest see on valmistatud.

Varustus ja materjalid: joonlaud (nihikud), kaalud, kalkulaator, erinevatest ainetest valmistatud ühemahuliste korpuste komplekt.

Mõõtke keha mõõtmed, arvutage selle maht (ärge unustage koguste mõõtmeid kirja panna).
Mõõtke oma kehakaalu skaalal. Kirjutage tulemused tabelisse.
Arvutage valemi abil keha tihedus

4. Määrake võrdlusandmete abil aine, millest keha koosneb, ning sisestage tabelisse selle tihedus ja nimetus.

Kehamass m, G	Keha maht V, cm³	Aine tihedus , g/cm³	G/cm³ (teatmeraamatust)	Aine nimetus

Järeldus.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tunni lõpus antakse iga keha jaoks aine nimetus (paneme tahvlile suure trükitud tabeli) ja lapsed viivad töölehti vahetades läbi omavahelise hindamise. Arutame, miks on leitud tiheduste ja tabeliväärtuste vahel väike erinevus (viga mahu, kehamassi määramisel; kehatemperatuuri mõju tihedusele).

2. õppetund.

Uurimistöö. “Tahke aine tiheduse määramine. Kas keha sees on õhuõõs või tihend?

Selle töö jaoks antakse igale rühmale (õpilaste paarile) kaks keha. Üks kehadest on "referents", see tähendab, et sellel pole õhuõõnsust ega tihendit. Õpilased vastavad püstitatud küsimusele, kui võrrelda teise keha tihedust "viitega".

Töö eesmärk:___________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Seadmed ja materjalid: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Hüpotees: ______________________________________________________________
_______________________________________________________________________

Kahe keha puhul tehke järgmist ja täitke tabel.

1. Mõõtke kaalul oma kehakaal.
2. Mõõtke keha mõõtmed, arvutage selle maht.
3. Arvuta keha tihedus

Tehke saadud andmete põhjal järeldus ja selgitage seda:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Järeldus.

Tabelid.

Uurimistöö hindamine ja enesehindamine.

Selle töö korpused on erinevat tüüpi puidust valmistatud ristkülikukujulised vardad. Iga rühm uurib kahte samast puidust keha: üks on "standard", teine on uuritav. Viimasesse korpusesse on vaja puurida suure läbimõõduga auk ja katta see papiga, et servad jääksid siledad. Osa õõnsusi täidame metallseibidega (võib kasutada münte) ja katame korpuse ka papiga. Seega on igal rühmal oma mõõtmistulemused ja vastus küsimusele, mis võimaldab kvalitatiivselt kontrollida teema valdamist. Sel juhul on soovitatav valida varraste mõõtmed, mis erinevad üksteisest märgatavalt, siis hüpotees selle kohta, mis on uuritavas kehas, õõnsus või tihendus, muutub lihtsalt oletuseks. Kindlasti hoiatage lapsi, et hinnet ei vähendata, kui oletus ei leia kinnitust. Oluline on see, et lapsed õpiksid mõõtmiste ja arvutuste tulemusi esialgse arvamisega võrdlema.

Töö lõpus saavad õpilased kirjutada oma kommentaarid ja pakkuda välja võimalusi teema edasiseks uurimiseks. Mõnel võib olla huvitav liikuda edasi vedelike (näiteks erinevate jookide) tiheduse uurimise juurde, teisele võib töö jätkamise võimaluseks olla keerulise kujuga kehade tiheduse mõõtmine.

Tunni lõpus kirjutatakse üles kolm valemite versiooni, mis ühendavad kolm suurust: keha mass, maht ja tihedus.

Kodutöö koosneb mitmest standardülesandest keha massi ja ruumala arvutamiseks selle tiheduse alusel.
Loovülesanne: koosta klassikaaslastele “eluprobleeme”, mille lahendamisel kasutatakse kirjalikke valemeid.
(näiteks leida vee mass akvaariumis mahuga 50 liitrit; leida jää mass, mida saab panna sügavkülma mahuga 20 liitrit; kaasa jäätisepakk, millel on mass ja maht on näidatud, leida vastavalt tihedus;ülesanded materjalide kindlaksmääramiseks, mida on võimalik teadaoleva kere (või pagasiruumi) mahu ja kandevõimega autosse transportida).

Valmis tööd

KRAADITÖÖD

Palju on juba möödas ja nüüd olete lõpetaja, kui muidugi kirjutate lõputöö õigel ajal. Aga elu on selline, et alles nüüd saab sulle selgeks, et olles lõpetanud tudeng-olemise, kaotad sa kõik tudengirõõmud, millest paljusid sa pole kunagi proovinud, lükates kõik edasi ja lükates hilisemaks. Ja nüüd, selle asemel, et järele jõuda, töötate oma lõputöö kallal? Siin on suurepärane lahendus: laadige meie veebisaidilt alla vajalik lõputöö - ja teil on koheselt palju vaba aega!
Lõputööd on edukalt kaitstud Kasahstani Vabariigi juhtivates ülikoolides.
Tööde maksumus alates 20 000 tenge

KURSUSE TÖÖD

Kursuseprojekt on esimene tõsine praktiline töö. Just kursusetööde kirjutamisega algab ettevalmistus diplomiprojektide väljatöötamiseks. Kui üliõpilane õpib kursuseprojektis teema sisu õigesti esitama ja asjatundlikult vormistama, siis edaspidi ei teki tal probleeme aruannete kirjutamise ega lõputööde koostamise ega muude praktiliste ülesannete täitmisega. Selleks, et aidata õpilasi seda tüüpi õpilastööde kirjutamisel ja selgitada selle koostamisel tekkivaid küsimusi, loodi see teabejaotis.
Tööde maksumus alates 2500 tenge

MAGISTRITÖÖD

Praegu on Kasahstani ja SRÜ riikide kõrgkoolides väga levinud bakalaureuse kraadile järgnev erialase kõrghariduse tase - magistrikraad. Magistriõppes õpivad üliõpilased eesmärgiga omandada magistrikraad, mida tunnustatakse enamikus maailma riikides rohkem kui bakalaureusekraadi ning mida tunnustavad ka välismaised tööandjad. Magistriõppe tulemuseks on magistritöö kaitsmine.
Pakume Sulle ajakohast analüütilist ja tekstilist materjali, hind sisaldab 2 teadusartiklit ja referaadi.
Tööde maksumus alates 35 000 tenge

PRAKTIKAARUANDED

Pärast mistahes tüüpi üliõpilaste praktika (haridus-, tööstus-, eelõppe) läbimist on nõutav aruanne. See dokument on üliõpilase praktilise töö kinnitus ja praktika hinnangu kujundamise aluseks. Tavaliselt tuleb praktikaaruande koostamiseks koguda ja analüüsida ettevõtte kohta käivat infot, arvestada praktika toimumise organisatsiooni struktuuri ja töörutiini, koostada kalenderplaan ning kirjeldada oma praktilist tegevust. tegevused.
Aitame koostada praktika kohta aruande, arvestades konkreetse ettevõtte tegevuse spetsiifikat.

Kas sa teadsid, Mis on "füüsilise vaakumi" kontseptsiooni väär?

Füüsiline vaakum - relativistliku kvantfüüsika mõiste, mille all mõeldakse kvantiseeritud välja madalaimat (põhi)energia olekut, millel on nullimpulss, nurkimpulss ja muud kvantarvud. Relativistlikud teoreetikud nimetavad füüsikaliseks vaakumiks ruumi, mis on täielikult ainevaba ja täidetud mõõtmatu ja seetõttu vaid kujuteldava väljaga. Selline seisund ei ole relativistide arvates absoluutne tühjus, vaid ruum, mis on täidetud mingite fantoom(virtuaalsete) osakestega. Relativistlik kvantväljateooria väidab, et vastavalt Heisenbergi määramatuse printsiibile sünnivad ja kaovad füüsilises vaakumis pidevalt virtuaalsed ehk näilised (kellele näivad?) osakesed: tekivad nn nullpunktivälja võnkumised. Füüsikalise vaakumi virtuaalsetel osakestel ja seega ka endal definitsiooni järgi ei ole võrdlussüsteemi, kuna vastasel juhul rikutaks Einsteini relatiivsusteooria aluseks olevat relatiivsusteooria põhimõtet (st absoluutset mõõtmissüsteemi viitega füüsikalise vaakumi osakestele muutuks võimalikuks, mis omakorda kummutaks selgelt SRT aluseks oleva relatiivsusprintsiibi). Seega ei ole füüsiline vaakum ja selle osakesed füüsilise maailma elemendid, vaid ainult relatiivsusteooria elemendid, mida reaalses maailmas ei eksisteeri, vaid ainult relativistlikes valemites, rikkudes seejuures põhjuslikkuse põhimõtet (need ilmuvad ja kaovad põhjuseta), objektiivsuse printsiip (virtuaalseid osakesi võib pidada, olenevalt teoreetiku soovist, kas olemasolevaks või olematuks), faktilise mõõdetavuse printsiip (ei ole jälgitav, ei oma ISO).

Kui üks või teine füüsik kasutab mõistet "füüsiline vaakum", siis ta kas ei mõista selle mõiste absurdsust või on ebaviisakas, olles relativistliku ideoloogia varjatud või ilmselge järgija.

Lihtsaim viis selle mõiste absurdsust mõista on pöörduda selle esinemise päritolu poole. Selle sündis Paul Dirac 1930. aastatel, kui sai selgeks, et eetri eitamine puhtal kujul, nagu seda tegi suurepärane matemaatik, kuid keskpärane füüsik, ei ole enam võimalik. Liiga palju on fakte, mis sellele vastu räägivad.

Relativismi kaitsmiseks tutvustas Paul Dirac afüüsilist ja ebaloogilist kontseptsiooni negatiivsest energiast ning seejärel kahest vaakumis üksteist kompenseerivast energiast koosneva "mere" olemasolu - positiivsest ja negatiivsest, aga ka osakeste "mere", mis kompenseerivad kumbagi. muu - virtuaalsed (st näilised) elektronid ja positronid vaakumis.

Prikubansky Intracity Districti haridusosakond

Pedagoogilise tipptaseme linnanäitus

"Pedagoogiline maraton 2008"

Füüsika kõrgtaseme ülesannete lahendamine

Õpilaste ettevalmistamine ühtseks riigieksamiks

Kochegorova Tamara Veniaminovna

Valla Haridusasutuse 68. Keskkooli füüsikaõpetaja

Krasnodar 2008

I. Sissejuhatus
II. Täiustatud probleemide lahendamise koolitus
2.1 Kehade koostoime
2.1.1 Mehaaniline liikumine
Ülesanded nr 1,2
2.1.2 Kehade mass ja tihedus
Ülesanded nr 3-5
2.2 Tahkete ainete, vedelike ja gaaside rõhk
2.2.1 Ühenduslaevad. Hüdrauliline press
Ülesanded nr 6,7
2.2.2 Archimedese jõud. Purjetamistingimused
Ülesanded nr 8-10
2.3 Mehaanilised tööd. Võimsus. Energia. Kangid. Plokid
2.3.1 Mehaanilised tööd. Võimsus. Energia.
Ülesanded nr 11-13
2.3.2 Kangid. Plokid. Võimu hetk
Ülesanded nr 14-17
2.4 Soojusnähtused. Muutused aine agregaatides
Ülesanded nr 18-21
2.5 Elektrilised nähtused. Töö, jõud, praegune energia
Ülesanded nr 22-24
Materiaalse punkti kinemaatika. Relatiivsus mehaaniline liikumine
Ülesanded nr 25-28
2.7 Looduskaitseseadused mehaanikas
Ülesanded nr 29, 30
2.8 Optika
2.8.1 Geomeetriline optika
Ülesanded nr 31,32
2.8.2 Laineoptika
Ülesanne nr 33
2.9 Kvantmehaanika
Ülesanded nr 34-36
3.0 Elektrodünaamika
Ülesanded nr 37,38
III. Järeldus
Kirjandus

Füüsika õpetamine erineb teistest õppeainetest õppevormide mitmekesisuse poolest. Nende hulka kuuluvad loengud, praktilised ja laboratoorsed tööd. Omaette punkti füüsika õpetamisel on õpetaja oskus õpetada õpilastele füüsikalisi probleeme lahendama.

Füüsikaõpetaja ülesanne on õpetada meid nägema ümbritsevat maailma, meid ümbritsevaid nähtusi läbi analüütiku pilgu, kes on võimeline tuvastama seoseid, leidma põhjuse ja seletama tagajärge. See tähendab, et kujundada õpilases füüsiline mõtlemine. Selleks, et noor füüsik oskaks ülesandeid lahendada (eriti kõrgtasemel), on vaja arendada tema oskusi antud füüsikanähtuse kirjeldamisel valemite ja füüsikaseaduste abil. Nii nagu muusik ammutab instrumendist välja talle vajalikud helid, nii peab õpilane oma väikesest seaduste ja valemite varust välja valima need, mis on vajalikud selle või teise nähtuse kirjeldamiseks.

Iga ülesanne füüsikas on mõne füüsikalise nähtuse mudel. Ja on vaja, et õpilane kujutaks seda nähtust piltlikult ette lihtsustatud füüsikalise mudeli kujul, mida ta suudab matemaatiliselt kirjeldada. Kui on koostatud võrrandisüsteem, mis kirjeldab täielikult nähtuse antud füüsikalist mudelit, on see matemaatika asi. Füüsika seadustest ja valemitest ning ülesandepüstituses toodud seostest koostatud võrrandisüsteemide lahendamise meetodid ulatuvad aga sageli koolimatemaatikas õpetatavatest oskustest kaugemale. Seetõttu on füüsikaõpetaja teiseks ülesandeks õpetada spetsiaalseid matemaatilisi võtteid füüsiliste ülesannete lahendamisel.

II. Täiustatud probleemide lahendamise koolitus

2.1 Kehade koostoime.

2.1.1 Mehaaniline liikumine

Ülesanne nr 1

Paat sõidab mööda jõge punktist A punkti B 3 tundi ja tagasi – 6 tundi.

Kui kaua kuluks sellel paadil väljalülitatud mootoriga vahemaa AB allavoolu läbimiseks?

Antud: Lahendus

t 1 = 3 tundi Väljendame läbitud vahemaad kõigil kolmel juhul:

t 2 = 6 tundi punktist A punkti B mööda jõge (1)

S 1 = S 2 = punktist B punkti A vastu jõevoolu (2)

= S 3 = S punktist A punkti B piki voolu väljalülitatud mootoriga (3)

Tähistame V R - jõe voolukiirus

t 3 - ? V - paadi kiirus

Saame võrrandisüsteemi:

S=(V+V R ) t 1 (1)

S=(V-V R ) t 2 (2)

S= V R t 3 (3)

ja lahendada see suhteliselt V, V R Ja t 3 asendusmeetodi abil.

Esiteks väljendame võrrandist (1). V ja asendage see väärtus võrrandiga (2):

,
(4)

Nüüd väljend V R(4) asendame võrrandiga (3) ja siit saame t 3 - aeg allavoolu väljalülitatud mootoriga:

Vastus: t 3 = 12 h

Ülesanne nr 2

Mootorlaev liikus koos vooluga kiirusega 15 km/h, vastuvoolu aga kiirusega 10 km/h. Millise keskmise kiirusega sõitis laev kogu tee sinna ja tagasi, kui kahe muuli vaheline kaugus on 8 km?

Ülesannete lahendamisel keskmise liikumiskiiruse määramiseks peate meeles pidama valemit

Antud: Lahendus

V 1 = 15 km/h

V 2 = 10 km/h
(1)

S = S 1 = S 2 = Vaja leida t 1 Ja t 2 :

= 8 kilomeetrit
,

V kolmap - ? Väärtuste asendamine t 1 Ja t 2 võrrandisse (1)

Vastus: V kolmap = 12km/h

2.1.2 Kehade mass ja tihedus.

Ülesanne nr 3

Leidke 2,8 kg kaaluva malmkuuli õõnsuse ruumala. Palli maht on 500 cm3.

Antud: SI Lahendus

T = 2,8 kg Palli õõnsuse ruumala leidmiseks V korrus

V w = 500 cm 3 0,0005 m 3 vaja leida malmi maht V h ,

= 7000 kg/m 3 ja palli mahust V w lahutage maht

Malm V h :

V korrus - ?

Vastus: V korrus = 0,0001 m 3

Ülesanne nr 4

Kui suur on parempoolse käru mass, kui see on saavutanud 0,5 korda suurema kiiruse kui vasakkäru, mille mass koos koormaga on 450 g?

Antud: SI Lahendus

T l = 450g 0,45kg Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse seadust

V P = 0,5 V l keha interaktsioonid:

T P -?
(1)

Võrrandist (1) leiame T P :

Vastus: T P = 0,9 kg

Probleem nr 5

Milline peaks olema vee ja alkoholi mahtude suhe, et nende segul oleks tihedus
= 0,9 g/cm3? Alkoholi segamisel veega väheneb segu maht. Segu maht on 0,97 vee ja alkoholi esialgsest mahust. Vee tihedus = 1g/cm3, alkoholi tihedus
= 0,8 g/cm3.

Antud: Lahendus

= 0,9 g/cm 3 Kirjutame komponente ühendava võrrandi

V cm = 0,97 (V ühisettevõte + V V ) segud enne ja pärast segamist,

= 1,0 g/cm 3 võttes arvesse probleemi seisundit:

= 0,8 g/cm 3

(1)

Jagame võrrandi (1) avaldisesse

ja leidke vajalik suhe:

See.,

, st. 0,9 g/cm 3 tihedusega segu valmistamiseks peate võtma 58 osa vett ja 100 osa alkoholi.

Vastus:
= 0,58

2.2 Tahkete ainete, vedelike ja gaaside rõhk.

2.2.1 Ühenduslaevad. Hüdrauliline press

Probleem nr 6

Elavhõbedat leidub sama läbimõõduga ja sama kõrgusega silindrilistes ühendusanumates.

Ühes anumas valatakse elavhõbeda peale kõrge veesammas = 32 cm.

Kuidas paiknevad elavhõbeda tasemed mõlemas anumas üksteise suhtes, kui mõlemad anumad on täidetud petrooleumiga?

Vee tihedus = 1g/cm3, elavhõbe
= 13,6 g/cm 3, petrooleum

=0,8 g/cm3

Antud: Lahendus

= 32 cm Selle probleemi lahendamiseks on vaja joonisel

= 1,0 g/cm 3 näidata, kuidas vedelikud põlvedes paiknevad

= 13,6 g/cm 3 suhtlevad anumad, kui need on tipuni täidetud

= 0,8 g/cm 3 petrooleum. Vasakusse põlve tekitatud surve

Tasakaalustatud paremal tekitatud survega

- ? põlve

Seetõttu võime kirjutada

tasakaaluvõrrand nendes anumates:

Jagage kõik võrrandi liikmed arvuga q ,

saame: (1)

Asendame avaldised (1):
Ja

(2)

Lahendame võrrandi (2) suhtes
:

Seega on elavhõbeda kõrgus suhtlevate veresoonte paremas põlves 0,5 cm võrra suurem kui vasakpoolses

Vastus: = 0 .5cm

Probleem nr 7

Hüdraulilise pressi väike kolb langes 0,5 kN jõu mõjul 30 cm. Samal ajal tõusis suur kolb 6 cm.Milline jõud mõjub suurele kolvile?

Antud: SI Lahendus

= 0,5kN 500N Hüdraulilise pressi valem:

= 30cm 0,3m
(1)

= 6 cm 0,06 m Vedeliku maht, mis voolab väikesest

Hüdrauliline press põlved suurel kiirusel

-? selle töö on võrdne vedeliku mahuga, mis

jõuab suure põlve juurde:

, A
(2) ja
(3)

Avaldame võrranditest (2) ja (3) Ja ja asendage võrrandiga (1):

;
;
(4)

Me väljendame alates (4):

Vastus: = 2500 N

2.2.2 Archimedese jõud. Purjetamistingimused

Probleem nr 8

Õhus kaalub sisemise õõnsusega vaskpall
= 0,264 N, vees
= 0,221 N.

Määrake palli sisemise õõnsuse maht. Võtke vase tihedus = 8,8 g/cm3.

Antud: SI Lahendus

q= 10N/kg Avaldame vase mahtu läbi massi T

= 0,264 N ja vase tihedus:

= 0,221 N Avaldame vase massi T palli raskusest

= 8,8 g/cm 3 8800 kg/m 3 õhus:

Mustade aukude buum sai alguse astronoomias 50ndate lõpus ja 60ndate alguses. Aastad möödusid, selles mõistatuses sai palju selgemaks. Selgus mustade aukude sündimise paratamatus pärast massiivsete tähtede surma; avastatud kvasarid, mille keskmes on tõenäoliselt ülimassiivsed mustad augud. Lõpuks avastati Cygnuse tähtkuju röntgeniallikast esimene tähtede päritolu must auk. Teoreetilised füüsikud mõtlesid ise välja mustade aukude kummalised omadused, harjusid järk-järgult nende gravitatsioonikuristikuga, mis suudavad ainult mateeriat neelata, suurenedes ja näiliselt igaveseks eksisteerimiseks määratud.

Uuest suurest avastusest polnud jälgegi. Kuid selline avastus, mis kogenud asjatundjaid hämmastas, tabas välk selgest taevast.

Selgus, et mustad augud pole sugugi igavesed! Need võivad kaduda tugevates gravitatsiooniväljades toimuvate kvantprotsesside tagajärjel. Peame alustama lugu mõnevõrra kaugelt, et selle avastuse olemus oleks selgem.

Alustame tühjusest. Füüsiku jaoks pole tühjus sugugi tühi. Pole mõeldud sõnamängu. Ammu on kindlaks tehtud, et "absoluutset" tühjust, see tähendab "midagi, mitte midagi", põhimõtteliselt ei saa eksisteerida. Mida füüsikud nimetavad tühjuseks? Tühjus on see, mis jääb alles, kui kõik osakesed ja kõik füüsikaliste väljade kvantid on eemaldatud. Aga siis ei jää muud üle, ütleb lugeja (kui teda pole ammu füüsika huvitanud). Ei, tuleb välja, et jääb! Järele jääb, nagu füüsikud ütlevad, sündimata, nn virtuaalsete osakeste ja antiosakeste meri. Virtuaalseid osakesi ei saa kuidagi "eemaldada". Väliste väljade puudumisel, st ilma energia ülekandmiseta, ei saa need muutuda reaalseteks osakesteks.

Ainult lühikeseks hetkeks ilmub igasse tühja ruumi punkti paar - osake ja antiosake ning sulanduvad kohe uuesti, kaovad, naastes oma “embrüonaalsesse” olekusse. Muidugi annab meie lihtsustatud keel toimuvatest kvantprotsessidest vaid mingi pildi. Virtuaalsete osakeste-antiosakeste mere olemasolu on pikka aega kindlaks tehtud otseste füüsikaliste katsetega. Sellest me siin ei räägi, muidu kalduksime paratamatult liiga palju loo põhiliinist kõrvale.

Tahtmatute sõnademängu vältimiseks nimetavad füüsikud tühjust vaakumiks. Teeme sama.

Piisavalt tugev või vahelduv väli (näiteks elektromagnetiline) võib põhjustada virtuaalsete vaakumosakeste muutumise reaalseteks osakesteks ja antiosakesteks.

Teoreetikud ja eksperimenteerijad on selliste protsesside vastu huvi tundnud juba pikka aega. Vaatleme reaalsete osakeste sündimise protsessi vahelduva välja abil. Just see protsess on gravitatsioonivälja puhul oluline. On teada, et kvantprotsessid on ebatavalised, sageli ebaharilikud "terve mõistuse" seisukohast arutlemiseks. Seetõttu, enne kui räägime osakeste loomisest vahelduva gravitatsioonivälja abil, toome lihtsa näite mehaanikast. See muudab järgneva selgemaks.

Kujutage ette pendlit. Selle vedrustus visatakse üle ploki, trossi pingutades või langetades saab vedrustuse pikkust muuta. Lükkame pendli. Ta hakkab kõhklema. Võnkeperiood sõltub ainult vedrustuse pikkusest: mida pikem on vedrustus, seda pikem on võnkeperiood. Nüüd tõmbame väga aeglaselt köie üles. Pendli pikkus väheneb ja periood väheneb, kuid võnkumiste ulatus (amplituud) suureneb. Viige köis aeglaselt tagasi eelmisesse asendisse. Periood naaseb oma eelmisele väärtusele ja ka võnkumiste amplituud jääb samaks. Kui jätta tähelepanuta võnkumiste sumbumine hõõrdumise tõttu, siis võnkumistes sisalduv energia jääb lõppseisundis samaks - samaks, mis oli enne kogu pendli pikkuse muutmise tsüklit. Aga pendli pikkust saab muuta nii, et pärast algsele pikkusele naasmist muutub selle võnkumiste amplituud. Selleks tuleb köit tõmbuda sagedusega, mis on kaks korda suurem kui pendli sagedus. Seda me teeme kiigel kiikumisel. Me langetame ja tõmbame kiikedega jalad õigel ajal alla ning kiige ulatus suureneb. Muidugi saab kiikumise peatada, kui kõverdad jalgu mitte kiikedega õigel ajal, vaid “vastupäeva”.

Sarnaselt saate resonaatoris elektromagnetlaineid "kiigutada". See on elektromagnetlaineid peegeldavate peegelseintega õõnsuse nimi. Kui sellises peegelseinte ja peegelkolviga õõnsuses on elektromagnetlaine, siis liigutades kolvi edasi-tagasi sagedusega, mis on kahekordne elektromagnetlaine sagedus, muudame laine amplituudi. Laine võnkumisega kolvi “kellas” liigutades saab suurendada elektromagnetlaine amplituudi ja seega ka intensiivsust ning kolvi “vastupäeva” liigutades saab lainet summutada. Kuid kui liigutate kolbi kaootiliselt - nii taktiliselt kui ka "vastutaktiliselt" -, siis keskmiselt võimendub laine alati, see tähendab, et energia "pumbatakse" elektromagnetilistesse võnkudesse.

Laske nüüd meie õõnsuses - resonaatoris on kõigi võimalike sagedustega lained. Olenemata sellest, kuidas me kolvi liigutame, on alati laine, mille jaoks kolb ajas liigub. Selle laine amplituud ja intensiivsus suurenevad. Kuid mida suurem on laine intensiivsus, seda rohkem sisaldab see elektromagnetvälja footoneid-kvante. Niisiis, kolvi liikumine, muutes resonaatori suurust, põhjustab uute footonite sündi.

Pärast nende lihtsate näidetega tutvumist pöördume tagasi vaakumi juurde, selle kõikvõimalike virtuaalsete osakeste mere juurde. Lihtsuse huvides räägime praegu ainult ühte tüüpi osakestest - virtuaalsetest footonitest - elektromagnetvälja osakestest. Selgub, et meie käsitletud resonaatori suuruse muutusega sarnane protsess, mis klassikalises füüsikas viib olemasolevate võnkumiste (lainete) intensiivistumiseni, võib kvantfüüsikas viia virtuaalsete võnkumiste "võimenduseni", on virtuaalsete osakeste muutmine reaalseteks osakesteks. Seega peaks gravitatsioonivälja muutumine ajas põhjustama footonite sündi sagedusega, mis vastab välja muutumise ajale. Tavaliselt on need mõjud tühised, kuna gravitatsiooniväljad on nõrgad. Tugevatel väljadel olukord aga muutub.

Teine näide: väga tugev elektriväli põhjustab laetud osakeste paaride – elektronide ja positronite – sündi vaakumist.

Naaskem oma põgusalt ekskursilt tühjuse füüsikasse mustade aukude juurde. Kas mustade aukude läheduses võivad osakesed sündida vaakumist?

Jah nad saavad. See on olnud teada juba pikka aega ja selles polnud midagi sensatsioonilist. Seega, kui elektriliselt laetud keha suruda kokku ja muuta laetud mustaks auguks, suureneb elektriväli nii palju, et sünnitab elektrone ja positroneid. Sarnaseid protsesse uurisid ka akadeemik M. Markov ja tema õpilased. Kuid selline osakeste sünd on võimalik ilma musta auguta, peate lihtsalt suurendama elektrivälja igal viisil piisava väärtuseni. Siin pole musta augu jaoks midagi spetsiifilist.

Akadeemik Ya. Zeldovitš näitas, et osakesed sünnivad ka pöörleva musta augu ergosfääris, võttes sealt ära pöörlemisenergia. See nähtus on sarnane R. Penrose'i avastatud protsessiga.

Kõik need protsessid on põhjustatud musta auku ümbritsevatest väljadest ja toovad kaasa muutusi nendes väljades, kuid need ei kahanda musta auku ennast ega vähenda selle piirkonna suurust, kust valgus ja muu kiirgus ja osakesed ei välju. põgeneda.

Novikov I.D.