Лекции и задачи по физике

Художественная культура и искусство
Литература и искусство эпохи
Возрождения
(Ренессанса)
Курс лекций по истории искусства
Тибетский буддизм
Традиционная культура Японии
Культура Африки
Культура Византии.
Основные произведения раннего
христианства
Искусство средних веков
Начало Возрождения в Италии
История русской культуры
Древнерусская (российская) культура
Культура Киевской Руси
Особенность зодчества Киевской Руси
Культура Московского государства
Эпоха правления первых Романовых
Эпоха реформ Петра
Теория машин и механизмов
Физика решение задач
Основные законы динамики
Математический анализ
Электротехника и электроника
Соединение фаз звездой
Соединение фаз треугольником
Активная мощность трехфазной системы
Асинхронный электродвигатель
Расчеты электрических цепей
Дифференциальная форма закона Ома
Резонанс напряжений
Сопротивления в цепи переменного тока
Мощность цепи переменного тока
Однофазные выпрямители
Расчет выпрямителя
Короткое замыкание в R-L цепи
Начертательная геометрия
Аксонометрические проекции
Примеры позиционных и метрических задач
Геометрические основы теории теней
Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике
Молекулярная физика и термодинамика
Атомная физика
Решение задач по ядерной физике
Примеры решения задач
Компьютерная  безопасность
Атаки на уровне сетевого
программного обеспечения
Безопасность компьютерной сети
Шифрование в каналах связи
Информационные системы
Технологии программирования
Мультимедийные технологии
Технологии баз данных
Нетрадиционная виды получения
электрической энергии
 

Молекулярная физика и термодинамика изучают один и тот же круг явлений, а именно макроскопические процессы в телах, т.е. такие явления, которые связаны с колоссальным количеством содержащихся в телах атомов и молекул. Но эти разделы физики, взаимно дополняя друг друга, отличаются различными подходами к изучаемым явлениям.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа Пусть в сосуде в виде куба со стороной l находится N молекул. Рассмотрим движение одной из молекул

Распределение Максвелла по модулю скорости молекул Обозначим через dNv число молекул, скорости которых лежат в интервале от v до v+dv, тогда dNv/N – характеризует относительное число этих молекул. Принято вводить функцию распределения молекул по скоростям

Явления переноса До сих пор мы рассматривали исключительно равновесные системы, характеризующиеся при постоянных внешних условиях неизменностью параметров (Р, V, T, ) во времени и отсутствием в системе потоков вещества, энергии, импульса.

Физические основы термодинамики Термодинамика, как и молекулярная физика, занимается изучением физических процессов, происходящих в макроскопических системах, т.е. в телах, содержащих огромное число микрочастиц, взаимодействующих друг с другом и внешними телами.

Работа газа при изменении его объема

Круговые процессы (циклы) Процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное состояние называется круговым процессом или циклом. На диаграмме процессов цикл изображается замкнутой кривой

Реальные газы. Фазовые переходы Силы и потенциальная энергия межмолекулярных взаимодействий

Лабораторная работа 232 Определение диэлектрической проницаемости жидкости методом двухпроводной линии Цель работы: а) ознакомиться с основами теории Максвелла, свойствами электромагнитных волн и механизмом распространения в двухпроводной линии

Строение кристаллов. Элементы квантовой статистики Кристаллическая решетка. Виды связей между частицами решетки

Тепловые свойства твердых тел (кристаллов) Классическая теория теплоемкости кристаллов. Закон Дюлонга и Пти Простейшей моделью кристалла является правильно построенная кристаллическая решетка, в узлах которой помещаются атомы (или ионы, молекулы), принимаемые за материальные точки. Атом совершает тепловые колебания около положения равновесия.

Электрические свойства кристаллов Классическая электронная теория электропроводности металлов Опыты, проведенные Рикке в 1901 г., Мандельштамом и Папалекси в 1913 г., Толменом и Стюартом в 1916 г. показали, что носителями тока в металлах являются электроны. Ток в металлах можно вызвать крайне малой разностью потенциалов. Это даёт основание считать, что электроны перемещаются по металлу практически свободно.

Деление кристаллов на диэлектрики, металлы и полупроводники Все кристаллы разделяются на диэлектрики, металлы и полупроводники. Рассмотрим их энергетические зоны.

Элементы ядерной физики Строение атомных ядер Ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд. Размер атома составляет единицы ангстрем (1А=10-10м), а ядра ~ 10-4 – 10-5А. Ядро состоит из протонов р, имеющих заряд +е и нейтронов n – нейтральных частиц. Протоны и нейтроны называют одним словом нуклоны.

Удельная теплоемкость - физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой в 1 кг на 1°C.

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами.

Интерференция волн - явление усиления колебаний в одних точках пространства и ослабления колебаний в других точках в результате наложения двух или нескольких волн, приходящих в эти точки.

Что такое соотношения неопределенностей Гейзенберга? Де Бройль предложил, что каждая частица, обладающая в данной системе отсчета энергией Е и импульсом , может быть описана плоской волной, характеризуемой частотой  и длиной волны .

Испускание и поглощение электромагнитных волн веществом. Видимый свет - электромагнитное излучение в пределах длин волн от 740 до 400нм, воспринимаемое человеческим глазом.

Атомная физика Модель атома Дж. Дж. Томсона (“пудинг с изюмом”) Атом представляет собой положительно заряженную сферу, в которую вкраплены отрицательно заряженные частицы - электроны.

Закон радиоактивного распада. Период полураспада - время, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества.

Предмет термодинамики: объекты и явления физики и химии, которые являются макроскопическим результатом событий в микромире, например диффузия, растворение, охлаждение, нагревание, плавление, испарение и т. д.

В соответствии со вторым началом термодинамики все мыслимые процессы могут быть разделены на два типа: процессы, которые реально никогда не происходят, хотя не противоречат первому началу термодинамики (например, самопроизвольное охлаждение изолированного тела с эквивалентным увеличением его кинетической энергии); процессы, которые могут быть реализованы.

Практические занятия являются одной из важнейших компонент учебного процесса по физике. Они способствуют приобщению студентов к самостоятельной работе, учат анализировать изучаемые физические явления, использовать на практике полученные теоретические знания.

Примеры решения задач  Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов Задача 1. Определить, сколько киломолей и молекул водорода содержится в объеме 50 м3 под давлением 767 мм рт. ст. при температуре 18°С. Какова плотность и удельный объем газа?

Задача. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода <λ> = 2,5 см при температуре 68°С? Диаметр молекул водорода принять равным d = 2,3·10 –10 м.

Задача. Чему равны средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, содержащихся в 2 кг водорода при температуре 400 К.

Вычислить массу столба воздуха высотой 1 км и сечением 1 м2, если плотность воздуха у поверхности Земли  а давление Р0 = 1,013 ∙ 105 Па. Температуру воздуха считать одинаковой.

Молекулярный пучок кислорода ударяется о неподвижную стенку. После соударения молекулы отражаются от стенки с той же по модулю скоростью. Определить давление пучка на стенку, если скорость молекул 500 м/с и концентрация молекул в пучке 5·10 24  м -3.

Кислород массой m = 2 кг занимает объем V1 = 1 м3 и находится под давлением р1 = 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V2 = 3 м3, а затем при постоянном объеме до давления р3 = 0,5 МПа. Найти изменение ΔU внутренней энергии газа, совершенную им работу А и количество теплоты Q, переданное газу. Построить график процесса.

Кислород массой 1 кг совершает цикл Карно. При изотермическом расширении газа его объём увеличивается в 2 раза, а при последующем адиабатическом расширении совершается работа 3000 Дж. Определить работу, совершенную за цикл.

Горячая вода некоторой массы отдает теплоту холодной воде такой же массы, и температуры их становятся одинаковыми. Показать, что энтропия при этом увеличивается.

Кинематика Основные формулы

Зависимость пройденного телом пути S от времени t даётся уравнением S=A+Bt+Ct2+Dt3, где С=0,14 , D=0,01 . Через какое время после начала движения ускорение тела будет равно 1 ? Чему равно среднее ускорение тела за время от t = 0 до t = 1 ?

Уравнение динамики поступательного движения тела

Канат лежит на столе так, что часть его свешивается со стола, и начинает скользить тогда, когда длина свешивающейся части составляет 25% всей его длины. Чему равен коэффициент трения каната о стол?

Камень бросили под углом α = 60о к горизонту со скоростью υ0=15 м/с. Найти кинетическую, потенциальную и полную энергию камня: 1) спустя одну секунду после начала движения; 2) в высшей точке траектории. Масса камня m = 0,2 кг. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Пуля, летящая горизонтально, попадает в шар, подвешенный на лёгком жёстком стержне, и застревает в нём. Масса пули в 1000 раз меньше массы шара. Расстояние от точки подвеса стержня до центра шара равно 1 м. Найти скорость пули, если известно, что стержень с шаром отклонился от удара на угол 10о.

Мерой инертности твердого тела при вращательном движении является момент инерции

Маховое колесо, имеющее момент инерции 245 кг∙м2, вращается с частотой 20 об/с. Через минуту после того, как на колесо перестал действовать вращающий момент, оно остановилось. Найти: 1) момент сил трения; 2) число оборотов, которое сделало колесо до полной остановки после прекращения действия сил.

Шар массой m = 1 кг, катящийся без скольжения, ударяется о стенку и откатывается от нее. Скорость шара до удара о стенку υ = 10 см/с, после удара 8 см/с. Найти количество тепла Q, выделившееся при ударе.

Амплитуда гармонических колебаний равна 50 мм, период 4 с и начальная фаза . а) Записать уравнение этого колебания; б) найти смещения колеблющейся точки от положения равновесия при t=0 и при t = 1,5 с; в) начертить график этого движения.

Точка совершает гармоническое колебание. Период колебаний 2 с, амплитуда 50 мм, начальная фаза равна нулю. Найти скорость точки в момент времени, когда ее смещение от положения равновесия равно 25 мм.

Период затухающих колебаний Т=4 с, логарифмический декремент затухания l = 1,6 , начальная фаза равна нулю. Смещение точки при t =  равно 4,5 см. 1) Написать уравнение этого колебания; 2) Построить график этого движения для двух периодов.

Основы молекулярной физики и термодинамики

Задача. Определить, сколько киломолей и молекул водорода содержится в объеме 50 м3 под давлением 767 мм рт. ст. при температуре 18°С. Какова плотность и удельный объем газа?

Определить плотность разреженного азота, если средняя длина свободного пробега молекул 10 см. Какова концентрация молекул?

Чему равны средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, содержащихся в 2 кг водорода при температуре 400 К.

Определить скорость вылета поршня массой 4 кг из цилиндра при адиабатном расширении кислорода в 40 раз, если начальное давление воздуха 107 Па, а объем 0,3 л.

Определить удельные теплоемкости ср, сv, для смеси 1 кг азота и 1 кг гелия.

Кислород массой m = 2 кг занимает объем V1 = 1 м3 и находится под давлением р1 = 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V2 = 3 м3, а затем при постоянном объеме до давления р3 = 0,5 МПа. Найти изменение ΔU внутренней энергии газа, совершенную им работу А и количество теплоты Q, переданное газу. Построить график процесса.

В результате изотермического расширения объем 8 г кислорода увеличился в 2 раза. Определить изменение энтропии газа.

Лед массой 2 кг, находящийся при температуре –10°С, нагрели и превратили в пар. Определить изменение энтропии.

Найдите внутреннюю энергию воздуха S = 1 м2 , h = 8,31 км

Два шарика r1 = 4 см и r2 = 2 см, нагретые до T0 = 1000К, находятся в вакууме на расстоянии d0 = 0.6 м. Между шарами помещена небольшая пластинка ( r0 << d0 ). Найти на каком расстоянии α от первого шарика надо поместить пластину, чтобы температура ее была бы наименьшей.

Идеальный 3х атомный газ. Найти изменение энтропии при изменении объема.

Маленький шарик, обладающий свойствами черного тела нагрет до температуры T = 6000К

Бесконечная прямолинейная тонкая лента шириной =4 см заряжена с поверхностной плотностью

Лодка массой 200 кг стоит на некотором удалении S0 от берега высотой h = 6 м …Найти работу по перемещению лодки

Длинный прямой цилиндрический стержень квадратного сечения. Найти E электрического поля на поверхности стержня в точках, равноудаленных от его ребер.

Идеальный газ в количестве 2 моль совершает процесс

Сопромат, механика, информатика. Теория, практика, задачи Математика, физика