Introduksjon
I min praksis med å undervise i fysikk er de mest vellykkede, synes det for meg, eksempler på leksjoner der barn selv må være i rollen som en forsker, tenke, gjette, fantasere og deretter teste ideene sine. En viktig fordel med naturvitenskap og spesielt fysikk er muligheten for eksperimentell verifisering og anvendelse av ervervet kunnskap. Arbeidet foreslår en problematisk oppgave, som et resultat av at et nytt konsept introduseres - kroppstetthet. Studentene bruker deretter begrepet kroppstetthet for å løse praktiske problemer.
Mål: studier og primær konsolidering av ny kunnskap.
Studentene skal studere en ny fysisk mengde og bestemme tettheten til et fast stoff i praksis. Studentene skal anvende begrepet tetthet for å løse enkle og komplekse problemer.
(Emnet er laget for to leksjoner på 45 minutter hver)
Leksjon 1.
Kong Hiero (250 f.Kr.) ga en håndverker i oppdrag å lage en krone av en enkelt blokk av rent gull. (vedlegg 1)
Du har fått i oppgave å sjekke ærligheten til håndverkeren som laget den gyldne kronen. Til din disposisjon er en krone og en gullbarre, den samme som den som er gitt til mesteren. Hvordan kan du vite om håndverkeren har erstattet noe av gullet med et billig metall som jern eller kobber?
Hvilke fysiske mengder må måles for å svare på spørsmålet:
De fleste barn innser umiddelbart at de trenger å sammenligne massene av kronen og barren, for eksempel ved å bruke vektvekter. Mest sannsynlig, selv om mesteren jukset, ble det lagt til et annet metall i stedet for gull, og kronens masse vil falle sammen med massen til den utstedte barren. Hva mer må sjekkes? Følgende tips vil hjelpe her: legg to kropper av samme masse og helst form, men laget av forskjellige materialer (for eksempel stål- og aluminiumssylindre) på en spakskala. Barn ser at den andre størrelsen for sammenligning er volum.
Vi konkluderer: hvis ikke bare massene, men også volumet av kronen og volumet av barren faller sammen, så gjorde mesteren jobben ærlig.
Vi diskuterer måling av volumet av kropper med komplekse former og snakker om Arkimedes og hans oppdagelse.
La oss nå komplisere oppgaven! Hva skal jeg gjøre hvis det ikke lenger er en lignende barre som den som kronen ble laget av, og kongen ikke tenkte på å måle massen og volumet på forhånd? Nå har du til din disposisjon en krone og en liten bar av rent gull (eller for eksempel en mynt), hvordan du svarer på det samme spørsmålet:
ER DET NOEN FORURNINGER AV ANDRE METALLER I GULLKRONEN?
Clue:
Det er en fysisk mengde som kjennetegner stoffet som ulike kropper er sammensatt av. Denne verdien er den samme for alle gjenstander laget av samme stoff. For eksempel for en gullbarre, krone, mynt, ring eller kjede.
HVA ER DENNE KVALITETEN?
Som et hint kan du foreslå å komponere en slik verdi fra massen og volumet av kropper som allerede er navngitt av barna. I noen tilfeller er det nyttig å vurdere alle mulige kombinasjoner ved å bruke operasjonene addisjon, subtraksjon, multiplikasjon og divisjon. Dermed vurderer vi meningsløsheten til alternativene m-V, m+V. Alternativ mxV er ikke egnet, siden denne verdien for en krone vil være større enn for en mynt. De riktige alternativene forblir m:V og V:m, ett av disse alternativene kalles tetthet.
Tetthet er en fysisk mengde som er lik forholdet mellom massen til et legeme og dets volum.
Tetthet av faste stoffer (g/cm³ eller 1000 kg/m³)
Aluminium |
||||
Bjørk (tørr) |
||||
Sand (tørr) |
||||
Eik (tørr) |
||||
Gran (tørr) |
||||
Jern stål |
||||
Furu (tørr) |
||||
Tettheten av gull er r = 19,3 g/cm³, det vil si at en kubikkcentimeter inneholder 19,3 gram av dette stoffet.
Tetthet viser hva massen til en enhetsvolum av et gitt stoff er.
Arbeid med tabellen lar deg diskutere kvantitativt hvilke materialer som er mest tett og hvilke som er mindre tette. Lærebøker og problembøker inneholder vanligvis tettheter av væsker og gasser. For å huske er den viktigste tettheten til rent vann 1 g/cm³ eller 1000 kg/m³. Vær oppmerksom på at tettheten av is er mindre enn tettheten til vann, som er en av de fantastiske egenskapene til vann, som delvis bestemte utseendet til planeten vår og muligheten for overlevelse av innbyggerne i reservoarer om vinteren.
Hvordan bruke eksisterende referansemateriale?
For å praktisere bruken av kunnskap om tettheten til faste legemer, foreslås praktisk arbeid med et sett med legemer med samme volum, men forskjellige masser. Ved å utføre det bestemmer gutta tettheten til kroppen, finner verdien nærmest den oppnådde verdien fra tabellen, og bestemmer dermed hvilket stoff kroppen er laget av.
Du kan gi den første kroppen lik til alle og sammen med klassen analysere definisjonen av et stoff ved å fylle ut den første linjen i tabellen.
Deretter blir de resterende kroppene gitt ut og barna, som jobber i par, bestemmer navnene på stoffene.
Praktisk jobb "Bestemmelse av tettheten til et fast legeme"
Hensikten med arbeidet: lære å bestemme tettheten til et fast stoff og ved hjelp av referansedata finne ut stoffet det er laget av.
Utstyr og materialer: linjal (skyvelære), vekter, kalkulator, et sett med kropper med samme volum laget av forskjellige stoffer.
|
V= |
b= | c= |  |
- Mål kroppens dimensjoner, beregn volumet (ikke glem å skrive dimensjonene til mengdene).
- Mål kroppsvekten din på en vekt. Noter resultatene i tabellen.
- Beregn tettheten til kroppen ved hjelp av formelen
4. Bruk referansedata til å bestemme stoffet som kroppen er sammensatt av, og angi dens tetthet og navn i tabellen.
Kroppsmasse |
Kroppsvolum |
Tetthet av materie |
G/cm³ |
Stoffnavn |
|
Konklusjon.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
På slutten av timen gis navnet på stoffet for hver kropp (vi setter et stort trykt bord på tavlen) og barna gjennomfører en gjensidig vurdering ved å utveksle arbeidsark. Vi diskuterer hvorfor det er en liten forskjell mellom de funnet tetthetene og de tabulerte verdiene (feil ved å bestemme volum, kroppsmasse; effekten av kroppstemperatur på tettheten).
Leksjon 2.
Forskningsarbeid. "Bestemmelse av tettheten til et fast stoff. Er det et lufthule eller tetning inne i kroppen?"
For dette arbeidet får hver gruppe (elevpar) to kropper. En av kroppene er "referanse", det vil si at den verken har et lufthulrom eller tetning. Det er ved å sammenligne tettheten til den andre kroppen med "referansen" at elevene svarer på spørsmålet som stilles.
Målet med arbeidet:___________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Enheter og materialer: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Hypotese: ______________________________________________________________
_______________________________________________________________________
For to kropper, gjør følgende og fyll ut tabellen.
1. Mål kroppsvekten din på en vekt.
2. Mål dimensjonene til kroppen, beregn volumet.
3. Beregn tettheten til kroppen
Trekk en konklusjon og forklar den basert på dataene som er oppnådd:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Konklusjon.
Tabeller.
Vurdering og egenvurdering av forskning.
Kroppene for dette arbeidet er rektangulære stenger laget av ulike typer tre. Hver gruppe undersøker to kropper laget av samme tre: den ene er "standarden", den andre er den som studeres. I den siste kroppen er det nødvendig å bore et hull med stor diameter og dekke det med papp slik at kantene forblir glatte. Vi fyller noen hulrom med metallskiver (du kan bruke mynter) og dekker også kroppen med papp. Dermed vil hver gruppe ha sine egne måleresultater og svar på spørsmålet, som vil tillate en kvalitativ sjekk av mestring av emnet. I dette tilfellet er det tilrådelig å velge dimensjonene til stengene som er merkbart forskjellige fra hverandre, da blir hypotesen om hva som er i kroppen som studeres, et hulrom eller en komprimering, ganske enkelt en antagelse. Sørg for å advare barn om at karakteren ikke reduseres hvis antakelsen ikke bekreftes. Det viktige er at barn lærer å sammenligne resultatene av målinger og beregninger med den første gjetningen.
På slutten av arbeidet kan studentene skrive sine kommentarer og foreslå alternativer for videre forskning på temaet. Noen kan finne det interessant å gå videre til å studere tettheten av væsker (for andre kan det være et alternativ å måle tettheten til kropper med komplekse former for å fortsette arbeidet sitt).
På slutten av leksjonen skrives det ned tre versjoner av formler som forbinder tre mengder: masse, volum og tetthet av en kropp.
Leksene består av flere standardoppgaver om å beregne masse og volum av en kropp basert på dens tetthet.
Kreativ oppgave: lage "problemer fra livet" for klassekamerater, løse som vil bruke skriftlige formler.
(finn for eksempel vannmassen i et akvarium med et volum på 50 liter; finn massen av is som kan plasseres i en fryser med et volum på 20 liter; ta med en pakke iskrem som massen og volumet på er angitt, finn tettheten tilsvarende oppgaver for å bestemme materialer som kan transporteres til en bil med et kjent volum av kroppen (eller bagasjerommet) og lastekapasitet.
Ferdige arbeider
GRAD ARBEID
Mye har allerede gått, og nå er du utdannet, hvis du selvfølgelig skriver oppgaven i tide. Men livet er slik at først nå blir det klart for deg at etter å ha sluttet å være student, vil du miste alle studentgledene, mange av dem har du aldri prøvd, utsette alt og utsette det til senere. Og nå, i stedet for å ta igjen, jobber du med oppgaven din? Det er en utmerket løsning: last ned oppgaven du trenger fra nettsiden vår - og du vil umiddelbart ha mye fritid!
Avhandlinger har blitt forsvart med suksess ved ledende universiteter i republikken Kasakhstan.
Arbeidskostnad fra 20.000 tenge
KURS FUNGERER
Kursprosjektet er det første seriøse praktiske arbeidet. Det er med skrivingen av kursene at forberedelsene til utviklingen av diplomprosjekter starter. Hvis en student lærer å presentere innholdet i et emne korrekt i et kursprosjekt og formatere det kompetent, vil han i fremtiden ikke ha noen problemer med å skrive rapporter, komponere avhandlinger eller utføre andre praktiske oppgaver. For å hjelpe studentene med å skrive denne typen studentarbeid og for å avklare spørsmål som dukker opp under forberedelsen, ble faktisk denne informasjonsdelen opprettet.
Arbeidskostnad fra 2500 tenge
MASTERAVHANDLINGER
For øyeblikket, i høyere utdanningsinstitusjoner i Kasakhstan og CIS-landene, er nivået på høyere profesjonsutdanning som følger etter bachelorgrad veldig vanlig - mastergrad. I masterstudiet studerer studentene med sikte på å oppnå en mastergrad, som er anerkjent i de fleste land i verden mer enn en bachelorgrad, og som også er anerkjent av utenlandske arbeidsgivere. Resultatet av masterstudier er forsvar av en masteroppgave.
Vi vil gi deg oppdatert analytisk og tekstlig materiale. Prisen inkluderer 2 vitenskapelige artikler og et sammendrag.
Arbeidskostnad fra 35.000 tenge
PRAKTISK RAPPORTER
Etter å ha fullført en hvilken som helst type internship (pedagogisk, industriell, pre-graduation), kreves en rapport. Dette dokumentet vil være en bekreftelse på studentens praktiske arbeid og grunnlaget for å danne en vurdering for praksis. Vanligvis, for å lage en rapport om et praksisopphold, må du samle inn og analysere informasjon om virksomheten, vurdere strukturen og arbeidsrutinen til organisasjonen der praksisplassen foregår, utarbeide en kalenderplan og beskrive din praktiske aktiviteter.
Vi vil hjelpe deg med å skrive en rapport om praksisplassen din, under hensyntagen til de spesifikke aktivitetene til en bestemt bedrift.
Visste du, Hva er falskheten i begrepet "fysisk vakuum"?
Fysisk vakuum - begrepet relativistisk kvantefysikk, der de mener den laveste (grunn)energitilstanden til et kvantisert felt, som har null momentum, vinkelmomentum og andre kvantetall. Relativistiske teoretikere kaller et fysisk vakuum et rom som er fullstendig blottet for materie, fylt med et umålelig, og derfor bare imaginært, felt. En slik tilstand er ifølge relativister ikke et absolutt tomrom, men et rom fylt med noen fantompartikler (virtuelle). Relativistisk kvantefeltteori sier at i samsvar med Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, virtuelle, det vil si tilsynelatende (tilsynelatende for hvem?), blir partikler konstant født og forsvunnet i det fysiske vakuumet: såkalte nullpunktsfeltsvingninger oppstår. Virtuelle partikler av det fysiske vakuumet, og derfor seg selv, per definisjon, har ikke et referansesystem, siden ellers ville Einsteins relativitetsprinsipp, som relativitetsteorien er basert på, bli krenket (det vil si et absolutt målesystem med referanse til partiklene i det fysiske vakuumet ville bli mulig, noe som igjen klart ville tilbakevise relativitetsprinsippet som SRT er basert på). Dermed er det fysiske vakuumet og dets partikler ikke elementer i den fysiske verden, men bare elementer av relativitetsteorien, som ikke eksisterer i den virkelige verden, men bare i relativistiske formler, mens de bryter med kausalitetsprinsippet (de vises og forsvinne uten årsak), prinsippet om objektivitet (virtuelle partikler kan vurderes, avhengig av teoretikerens ønske, enten eksisterende eller ikke-eksisterende), prinsippet om faktisk målbarhet (ikke observerbar, har ikke sin egen ISO).
Når en eller annen fysiker bruker begrepet «fysisk vakuum», forstår han enten ikke absurditeten i dette begrepet, eller er uoppriktig, idet han er en skjult eller åpenlyst tilhenger av relativistisk ideologi.
Den enkleste måten å forstå absurditeten i dette konseptet er å vende seg til opprinnelsen til dets forekomst. Den ble født av Paul Dirac på 1930-tallet, da det ble klart at det ikke lenger var mulig å fornekte eteren i sin rene form, slik det ble gjort av en stor matematiker, men en middelmådig fysiker. Det er for mange fakta som motsier dette.
For å forsvare relativisme introduserte Paul Dirac det afysiske og ulogiske konseptet negativ energi, og deretter eksistensen av et "hav" av to energier som kompenserer hverandre i et vakuum - positivt og negativt, samt et "hav" av partikler som kompenserer hver annet - virtuelle (det vil si tilsynelatende) elektroner og positroner i et vakuum.
Institutt for utdanning i Prikubansky Intracity District
City Exhibition of Pedagogical Excellence
"Pedagogisk maraton 2008"
Løse problemer på avansert nivå i fysikk
Forbereder studentene til Unified State-eksamenen
Kochegorova Tamara Veniaminovna
Fysiklærer, Kommunal utdanningsinstitusjon ungdomsskole nr. 68
Krasnodar 2008
|
introduksjon |
|
|
II. Avansert opplæring i problemløsning |
|
|
2.1 Samspill mellom kropper |
|
|
2.1.1 Mekanisk bevegelse |
|
|
Oppgaver nr. 1,2 |
|
|
2.1.2 Masse og tetthet av legemer |
|
|
Oppgave nr. 3-5 |
|
|
2.2 Trykk av faste stoffer, væsker og gasser |
|
|
2.2.1 Kommuniserende fartøy. Hydraulisk presse |
|
|
Oppgaver nr. 6,7 |
|
|
2.2.2 Arkimedesk styrke. Seilforhold |
|
|
Oppgaver nr. 8-10 |
|
|
2.3 Mekanisk arbeid. Makt. Energi. Spaker. Blokker |
|
|
2.3.1 Mekanisk arbeid. Makt. Energi. |
|
|
Oppgaver nr. 11-13 |
|
|
2.3.2 Spaker. Blokker. Kraftens øyeblikk |
|
|
Oppgaver nr. 14-17 |
|
|
2.4 Termiske fenomener. Endringer i aggregerte materietilstander |
|
|
Oppgaver nr. 18-21 |
|
|
2.5 Elektriske fenomener. Arbeid, kraft, nåværende energi |
|
|
Oppgaver nr. 22-24 |
|
|
Kinematikk av et materiell punkt. Relativt mekanisk bevegelse |
|
|
Oppgaver nr. 25-28 |
|
|
2.7 Bevaringslover i mekanikk |
|
|
Oppgaver nr. 29, 30 |
|
|
2.8 Optikk |
|
|
2.8.1 Geometrisk optikk |
|
|
Oppgaver nr. 31,32 |
|
|
2.8.2 Bølgeoptikk |
|
|
Oppgave nr. 33 |
|
|
2.9 Kvantemekanikk |
|
|
Oppgaver nr. 34-36 |
|
|
3.0 Elektrodynamikk |
|
|
Oppgaver nr. 37,38 |
|
|
III. Konklusjon |
|
|
Litteratur |
Undervisning i fysikk skiller seg fra andre fag i mangfoldet av undervisningsformer. Disse inkluderer forelesninger, praktisk og laboratoriearbeid. Et eget punkt i fysikkundervisning er lærerens evne til å lære elevene hvordan de løser fysiske problemer.
Oppgaven til en fysiklærer er å lære oss å se verden rundt oss, fenomenene rundt oss gjennom øynene til en analytiker som er i stand til å identifisere sammenhenger, finne årsaken og forklare effekten. Det vil si å danne fysisk tenkning hos eleven. For at en ung fysiker skal kunne løse problemer (spesielt på et avansert nivå), er det nødvendig å utvikle sine ferdigheter i å beskrive et gitt fysisk fenomen ved hjelp av fysikkens formler og lover. Akkurat som en musiker trekker ut lydene han trenger fra et instrument, slik må eleven, fra sitt lille lager av lover og formler, velge de nødvendige for å beskrive dette eller hint fenomenet.
Hvert problem i fysikk er en modell av et fysisk fenomen. Og det er nødvendig at studenten figurativt forestiller seg dette fenomenet i form av en forenklet fysisk modell, som han er i stand til å beskrive matematisk. Når det er satt sammen et ligningssystem som fullstendig beskriver en gitt fysisk modell av fenomenet, så er det opp til matematikken. Metoder for å løse ligningssystemer som består av fysikkens lover og formler og fra sammenhengene spesifisert i problemstillingen går imidlertid ofte utover ferdighetene som læres i skolematematikk. Derfor er en annen oppgave for en fysiklærer å undervise i spesielle matematiske teknikker når de løser fysiske problemer.
II. Avansert opplæring i problemløsning
2.1 Samspill mellom kropper.
2.1.1 Mekanisk bevegelse
Oppgave nr. 1
Båten går langs elva fra punkt A til punkt B i 3 timer, og tilbake – 6 timer.
Hvor lang tid vil det ta denne båten å kjøre avstand AB nedstrøms med motoren slått av?
Gitt: Løsning
t 1 = 3 timer La oss uttrykke tilbakelagte avstander for alle 3 tilfellene:
t 2 = 6 timer fra A til B langs elven (1)
S 1 = S 2 = fra B til A mot strømmen av elven (2)
= S 3 = S fra A til B langs strømmen med motoren slått av (3)
La oss betegne V R - elvestrømningshastighet
t 3 - ? V - båthastighet
Vi får et ligningssystem:
S=(V+V R ) t 1 (1)
S=(V-V R ) t 2 (2)
S= V R t 3 (3)
og løse det relativt V, V R Og t 3 etter substitusjonsmetode.
Først, fra ligning (1) uttrykker vi V
og erstatte denne verdien i ligning (2):
,
(4)
Nå uttrykket V R(4) vi erstatter inn i ligning (3) og herfra får vi t 3 - tid nedstrøms med motoren av:
Svar: t 3 = 12 h
Oppgave nr. 2
Motorskipet beveget seg med strømmen med en hastighet på 15 km/t, og mot strømmen med en hastighet på 10 km/t. Med hvilken gjennomsnittshastighet reiste skipet hele veien frem og tilbake hvis avstanden mellom de to bryggene er 8 km?
Når du løser problemer for å bestemme den gjennomsnittlige bevegelseshastigheten, må du huske formelen 
Gitt: Løsning
V 1 = 15 km/t
V 2
= 10 km/t
(1)
S = S 1 = S 2 = Trenger å finne t 1 Og t 2 :
=
8 kilometer 
,
V ons - ? Erstatter verdier t 1 Og t 2 inn i ligning (1)
Svar: V ons = 12 km/t
2.1.2 Masse og tetthet av legemer.
Oppgave nr. 3
Finn volumet av hulrommet til en støpejernskule som veier 2,8 kg. Volumet på ballen er 500 cm3.
Gitt: SI Løsning
T = 2,8 kgÅ finne volumet til et hulrom i en ball V gulv
V w = 500 cm 3 0,0005m 3 trenger å finne volumet av støpejern V h ,
= 7000 kg/m 3
og fra volumet av ballen V w trekke fra volum
Støpejern V h :
V gulv - ?
Svar: V gulv = 0,0001 m 3
Oppgave nr. 4
Hva er massen til høyre vogn hvis den har fått 0,5 ganger større hastighet enn venstre vogn, hvis masse med last er 450 g?
Gitt: SI Løsning
T l = 450g 0,45kg For å løse dette problemet brukes loven
V P = 0,5 V l samhandling mellom kropper:
T P
-?
(1)
Fra ligning (1) finner vi T P :
Svar: T P = 0,9 kg
Problem #5
Hva skal være forholdet mellom volumene vann og alkohol for at blandingen deres skal ha en tetthet 
= 0,9 g/cm3? Når man blander alkohol med vann, reduseres volumet av blandingen. Volumet av blandingen er 0,97 av det opprinnelige volumet av vann og alkohol. Tetthet av vann 
= 1g/cm3, alkoholtetthet 
= 0,8 g/cm3.
Gitt: Løsning
= 0,9 g/cm 3 La oss skrive en ligning som forbinder komponentene
V cm = 0,97 (V fellesforetak + V V ) blandinger før og etter blanding,
= 1,0 g/cm 3 tar hensyn til problemtilstanden:
= 0,8 g/cm 3
(1)
La oss dele likning (1) inn i uttrykket 
og finn det nødvendige forholdet:
At., 
, dvs. for å tilberede en blanding med en tetthet på 0,9 g/cm 3 må du ta 58 deler vann og 100 deler alkohol.
Svar: 
= 0,58
2.2 Trykk av faste stoffer, væsker og gasser.
2.2.1 Kommuniserende fartøy. Hydraulisk presse
Problem #6
Det er kvikksølv i sylindriske kommunikasjonskar med samme diametre og samme høyde.
I et av karene helles en høy vannkolonne på toppen av kvikksølv 
= 32 cm.
Hvordan vil kvikksølvnivåene i begge karene lokaliseres i forhold til hverandre hvis begge karene er fylt til toppen med parafin?
Tetthet av vann = 1g/cm3, kvikksølv 
= 13,6 g/cm 3, parafin
=0,8 g/cm 3
Gitt: Løsning
= 32 cm For å løse dette problemet er det nødvendig i figuren
= 1,0 g/cm 3 vis hvordan væsker vil være plassert i knærne
= 13,6 g/cm 3 kommuniserende kar, når de er fylt til toppen
= 0,8 g/cm 3 parafin. Trykket som skapes i venstre kne
Balansert av trykket som skapes i høyre
- ?
kne
Derfor kan vi skrive
likevektsligning i disse karene:
Del alle ledd i ligningen med q ,
vi får: (1)
La oss erstatte uttrykkene i (1): 
Og
(2)
Vi løser likning (2) mht 
:
Dermed er høyden av kvikksølv i høyre kne på de kommuniserende karene 0,5 cm større enn i venstre.
Svar: = 0 ,5 cm
Oppgave nr. 7
Det lille stempelet til en hydraulisk presse, under påvirkning av en kraft på 0,5 kN, falt med 30 cm. Samtidig steg det store stempelet 6 cm. Hvilken kraft virker på det store stempelet?
Gitt: SI Løsning
= 0,5kN 500N Hydraulisk presseformel:
= 30cm 0,3m
(1)
= 6cm 0,06m Volumet av væske som strømmer fra en liten
Hydrauliske pressknær ved høy hastighet
-?
dens arbeid er lik volumet av væske som
kommer til det store kneet:
, A 
(2) og 
(3)
La oss uttrykke fra ligning (2) og (3) 
Og 
og bytt inn i ligning (1):
;
;
(4)
Vi uttrykker fra (4): 
Svar: = 2500N
2.2.2 Arkimedesk styrke. Seilforhold
Oppgave nr. 8
En kobberkule med et indre hulrom veier i luften
= 0,264N, i vann 
= 0,221N.
Bestem volumet til det indre hulrommet til ballen. Ta tettheten av kobber lik = 8,8 g/cm3.
Gitt: SI Løsning
q= 10N/kg La oss uttrykke volumet av kobber 
gjennom masse T
= 0,264N og kobbertetthet: 
= 0,221N La oss uttrykke massen av kobber T fra vekten av ballen
= 8,8 g/cm 3
8800 kg/m 3
i luften: 
Sorthullsboomen begynte i astronomi på slutten av 50-tallet og begynnelsen av 60-tallet. Årene gikk, mye ble tydeligere i dette mysteriet. Uunngåeligheten av fødselen av sorte hull etter døden til massive stjerner ble klart; oppdaget kvasarer, i sentrum av hvilke det sannsynligvis er supermassive sorte hull. Til slutt ble det første sorte hullet av stjerneopprinnelse oppdaget i en røntgenkilde i stjernebildet Cygnus. Teoretiske fysikere fant ut de merkelige egenskapene til sorte hull selv, ble gradvis vant til disse gravitasjonsavgrunnene som bare kan svelge materie, øke i størrelse og tilsynelatende dømt til evig eksistens.
Det var ingen tegn til en ny storslått oppdagelse. Men en slik oppdagelse, som forbløffet erfarne eksperter, slo inn som et lyn fra klar himmel.
Det viste seg at sorte hull ikke er evige i det hele tatt! De kan forsvinne som følge av kvanteprosesser som skjer i sterke gravitasjonsfelt. Vi må starte historien litt på avstand for å gjøre essensen av denne oppdagelsen mer tydelig.
La oss starte med tomhet. For en fysiker er ikke tomheten tom i det hele tatt. Beklager ordspillet. Det har lenge vært fastslått at «absolutt» tomhet, det vil si «ingenting, ingenting» i prinsippet ikke kan eksistere. Hva kaller fysikere tomhet? Tomhet er det som gjenstår når alle partikler, alle kvanter av fysiske felter fjernes. Men da blir det ingenting igjen, vil leseren si (hvis han ikke har vært interessert i fysikk på lenge). Nei, det viser seg at den blir værende! Det som vil forbli, som fysikere sier, er et hav av ufødte, såkalte virtuelle partikler og antipartikler. Det er ingen måte å "fjerne" virtuelle partikler. I fravær av ytre felt, det vil si uten overføring av energi, kan de ikke bli til virkelige partikler.
Bare i et kort øyeblikk, på hvert punkt med tomt rom, dukker et par opp - en partikkel og en antipartikkel og smelter umiddelbart sammen igjen, forsvinner og går tilbake til sin "embryonale" tilstand. Selvfølgelig gir vårt forenklede språk bare et bilde av kvanteprosessene som skjer. Tilstedeværelsen av et hav av virtuelle partikler-antipartikler har lenge blitt etablert ved direkte fysiske eksperimenter. Vi skal ikke snakke om dette her, ellers ville vi uunngåelig avvike for mye fra hovedlinjen i historien.
For å unngå utilsiktede ordspill kaller fysikere tomhet et vakuum. Vi vil gjøre det samme.
Et tilstrekkelig sterkt eller vekslende felt (for eksempel elektromagnetisk) kan forårsake transformasjon av virtuelle vakuumpartikler til ekte partikler og antipartikler.
Teoretikere og eksperimenter har vist interesse for slike prosesser i lang tid. La oss vurdere prosessen med fødselen av ekte partikler ved et vekslende felt. Det er nettopp denne prosessen som er viktig når det dreier seg om et gravitasjonsfelt. Det er kjent at kvanteprosesser er uvanlige, ofte uvanlige for resonnement fra synspunktet "sunn fornuft". Derfor, før vi snakker om dannelsen av partikler ved et vekslende gravitasjonsfelt, vil vi gi et enkelt eksempel fra mekanikk. Det vil gjøre det som følger tydeligere.
Tenk deg en pendel. Dens oppheng kastes over blokken ved å stramme tauet eller senke det, kan du endre lengden på opphenget. La oss skyve pendelen. Han vil begynne å nøle. Svingningsperioden avhenger kun av lengden på suspensjonen: jo lenger suspensjonen er, desto lengre er svingningsperioden. Nå skal vi veldig sakte trekke opp tauet. Lengden på pendelen vil avta, og perioden vil avta, men området (amplituden) av svingninger vil øke. Sett tauet sakte tilbake til forrige posisjon. Perioden vil gå tilbake til sin forrige verdi, og amplituden til oscillasjonene vil også forbli den samme. Hvis vi neglisjerer demping av svingninger på grunn av friksjon, vil energien i svingningene forbli den samme i slutttilstanden - den samme som den var før hele syklusen med å endre lengden på pendelen. Men du kan endre lengden på pendelen på en slik måte at amplituden til svingningene vil endre seg etter å ha gått tilbake til den opprinnelige lengden. For å gjøre dette må du rykke i tauet med en frekvens som er dobbelt så stor som pendelens frekvens. Dette er hva vi gjør når vi svinger på en huske. Vi senker og stikker bena i takt med svingene, og omfanget av svingen øker. Selvfølgelig kan du stoppe svingen hvis du bøyer bena ikke i takt med svingene, men i "mot klokken".
På lignende måte kan du "svinge" elektromagnetiske bølger i en resonator. Dette er navnet på et hulrom med speilvegger som reflekterer elektromagnetiske bølger. Hvis det er en elektromagnetisk bølge i et slikt hulrom med speilvegger og et speilstempel, vil vi endre amplituden til bølgen ved å flytte stempelet frem og tilbake med en frekvens som er to ganger frekvensen til den elektromagnetiske bølgen. Ved å flytte stempelet i "klokke" med svingningene til bølgen, kan du øke amplituden, og dermed intensiteten, til den elektromagnetiske bølgen, og ved å flytte stempelet "mot klokken", kan du dempe bølgen. Men hvis du beveger stempelet kaotisk - både i takt og i "mottakt" - vil bølgen i gjennomsnitt alltid forsterkes, det vil si at energi "pumpes" inn i elektromagnetiske svingninger.
La nå i vårt hulrom - resonatoren er det bølger av alle mulige frekvenser. Uansett hvordan vi beveger stempelet, er det alltid en bølge som stempelet beveger seg for i tid. Amplituden og intensiteten til denne bølgen vil øke. Men jo større intensiteten til bølgen er, jo mer inneholder den fotoner-kvanter av det elektromagnetiske feltet. Så bevegelsen av stempelet, som endrer størrelsen på resonatoren, fører til fødselen av nye fotoner.
Etter å ha blitt kjent med disse enkle eksemplene, la oss gå tilbake til vakuumet, til dette havet av alle slags virtuelle partikler. For enkelhets skyld vil vi foreløpig bare snakke om én type partikkel - virtuelle fotoner - partikler i det elektromagnetiske feltet. Det viser seg at en prosess som ligner på endringen i størrelsen på resonatoren som vi vurderte, som i klassisk fysikk fører til en intensivering av eksisterende oscillasjoner (bølger), i kvantefysikk kan føre til en "forsterkning" av virtuelle oscillasjoner, dvs. er, til transformasjon av virtuelle partikler til virkelige. En endring i gravitasjonsfeltet over tid bør således forårsake fødsel av fotoner med en frekvens som tilsvarer tidspunktet for feltendringen. Vanligvis er disse effektene ubetydelige, siden gravitasjonsfeltene er svake. Men i sterke felt endrer situasjonen seg.
Et annet eksempel: et veldig sterkt elektrisk felt forårsaker fødselen av par ladede partikler - elektroner og positroner - fra vakuumet.
La oss gå tilbake fra vår korte ekskursjon inn i tomhetens fysikk til sorte hull. Kan partikler fødes fra vakuum i nærheten av sorte hull?
Ja de kan. Dette har vært kjent i lang tid, og det var ikke noe oppsiktsvekkende ved det. Når et elektrisk ladet legeme komprimeres og omdannes til et ladet sort hull, øker det elektriske feltet så mye at det føder elektroner og positroner. Lignende prosesser ble studert av akademiker M. Markov og hans studenter. Men slik fødsel av partikler er mulig uten et sort hull, du trenger bare å øke det elektriske feltet til en tilstrekkelig verdi på noen måte. Det er ikke noe spesifikt for et sort hull her.
Akademiker Ya Zeldovich viste at partikler også er født i ergosfæren til et roterende sort hull, og tar bort rotasjonsenergi fra det. Dette fenomenet ligner på prosessen oppdaget av R. Penrose.
Alle disse prosessene er forårsaket av feltene rundt det sorte hullet og fører til endringer i disse feltene, men de krymper ikke selve det sorte hullet, og de reduserer heller ikke størrelsen på området som lys og annen stråling og partikler ikke kommer fra. flukt.
Novikov I.D.