Вариант 3. Какие виды сил изучают в динамике? В чем суть принципа независимости действия сил? Приведите основные законы классической динамики

  • ID: 44380 
  • 16 страниц

Фрагмент работы:

Вопрос 1 3

Вопрос 2 5

Вопрос 3 6

Вопрос 4 7

Вопрос 5 8

Вопрос 6 10

Вопрос 7 11

Вопрос 8 12

Вопрос 9 13

Вопрос 10 15

Список литературы 17

1.3. Какие виды сил изучают в динамике? В чем суть принципа независимости действия сил? Приведите основные законы классической динамики. Найдите коэффициент трения тела массой в 1 кг, которое равномерно перемещается без качения под действием силы в 1 Н по горизонтальной плоскости.

В инерциальных системах отсчета любое изменение скорости тела происходит под действием других тел. Описывая действие одного тела на другое, мы часто говорим о слабом, сильном или очень сильном действии. В физике для количественного выражения действия одного тела на другое вводится понятие «сила».

Когда нужно знать ускорение только одного из двух взаимодействующих тел и можно не рассматривать второе тело, то влияние одного тела на другое, вызывающее возникновение ускорения, называют силой, действующей на тело.

....

Задача

Опыт показывает, что модуль силы трения Fтр пропорционален модулю силы реакции опоры N. Последняя сила равна по модулю весу тела. ...

2.3. Поясните понятия «момент силы» и «момент импульса». В каких системах сохраняется момент импульса, с какими симметриями пространства-времени он связан? Рассчитайте момент импульса Нептуна, если известно, что среднее расстояние от Нептуна до Солнца 5?109км, период обращения вокруг Солнца 165 лет, масса Нептуна 1026кг.

Момент силы и момент импульса определяют через операцию, называемую векторным произведением. Направление векторного произведения определяется по правилу правой руки (когда пальцы согнуты в направлении от первого вектора (А) ко второму (В), то большой палец указывает направление самого произведения), а величина его равна: [А,В] = |А|•|В|•sin?. Для обозначения векторного произведения используют квадратные скобки либо «х».

Задача

Используем выше приведенную форму для кругового движения:

3.3. В чем состоит явление радиоактивности? Каков закон радиоактивного распада, что означает статистический характер этого закона? Определите начальную активность препарата радиоактивного ядра Mg27 массой 0,2 мкг и его активность через 1 час (период полураспада Mg27 равен 10мин.).

Явление радиоактивности (радиоактивного распада) открыто в 1896 г. французским физиком А. Беккерелем, занимавшимся исследованием люминесценции. Причина естественной радиоактивности — ключ к пониманию строения ядер атомов.

Задача

Активность радионуклидов определяют в беккерелях (Бк) по формуле:

А = (ln2·NА·m0)/(Т1/2·Ма),

4.3. Как определяют расстояния до планет, до ближайших звезд? Что такое «параллакс»? Оцените радиус Луны, если известно, что видимый угловой диаметр Луны 30 угловых минут, расстояние до Луны 384 тыс. км.

Техника визирования позволяет измерять расстояния до некоторых ближайших звезд. Но земные базисы недостаточны для измерения углов, поэтому для измерения расстояний в Галактике удобнее применять больший базис, которым может служить диаметр земном орбиты. Правда, хотя он и равен 3·1011м, из-за огромного расстояния до звезд измерение углов достаточно сложно и требует большого искусства.

Задача

RЛ = D·?/2, если ? выражено в радианах.

Следовательно:

5.3. Поясните принцип неопределенности. Оцените неопределенность скорости электрона, если его координата установлена с точностью до 10-5 м. Сравните ее с неопределенностью пылинки массой 10-12 кг, если ее координата установлена с такой же точностью. Результат сравнения прокомментируйте.

Принцип неопределенности, сформулированный Гейзенбергом, — это фундаментальное положение квантовой теории, отражающее ограничение информации о микрообъектах самими средствами наблюдения. Гейзенберг подсчитал точность определения положения и скорости электрона из перестановочных соотношений квантовой механики.

Задача

Оцените неопределенность скорости электрона, если его координата установлена с точностью до 10-5 м. Сравните ее с неопределенностью пылинки массой 10-12 кг, если ее координата установлена с такой же точностью.

6.3. Что такое «коэффициент полезного действия» тепловых машин? Пусть идеальный газ совершает работу по циклу Карно от Т1 = 500К до Т2 = 300К. Определите количество теплоты, отданное газом холодильнику при изотермическом сжатии и к.п.д. цикла, если работа расширения равна 2 кДж.

Коэффициент полезного действия (КПД) – это отношение полезно использованной энергии к затраченной энергии.

Французский инженер Сади Карно в 1824 г. установил чрезвычайно важную для практики зависимость КПД тепловой машины от температуры Т1 нагревателя и температуры Т2 холодильника: независимо от конструкции и выбора рабочего тела максимальное значение КПД тепловой машины определяется выражением

7.3. Чем отличается принцип относительности Эйнштейна от принципа относительности Галилея? В чем состоят постулаты Эйнштейна? Приведите примеры из практики, демонстрирующие справедливость первого постулата специальной теории относительности. Почему мы не ощущаем непосредственно эффектов теории относительности?

Еще в классической механике был известен принцип относительности Галилея: Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой. Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущих сил.

8.3. Опишите процессы возникновения структур из хаоса в неорганической и живой материях. Сформулируйте условия их образования, приведите примеры из разных областей естествознания. Поясните понятие «детерминированный хаос». Как сместится равновесие в системе N2(г) + 3H2(г) « 2HN3, (г), если уменьшить давление?

Процессы в замкнутых, термически изолированных системах выражаются простыми (часто говорят - линейными) зависимостями, поскольку они описываются математическими уравнениями в первой степени. В отличие от этого неравновесные процессы в открытых системах выражаются нелинейными зависимостями, так как описываются уравнениями во второй или третьей степени. Поэтому и сами такие системы для краткости выражения называют нелинейными. В таких системах, находящихся вдали от термодинамического равновесия, за счет притока вещества и энергии из внешней среды создается и поддерживается неравновесность. Благодаря этому происходит взаимодействие элементов и подсистем, приводящее к их согласованному (кооперативному) поведению и в результате - к образованию новых устойчивых структур, то есть к самоорганизации.

Задача

N2(г) + 3H2(г) « 2HN3, (г) — это гетерогенная равновесная система.

9.3. Чем доказывается единовременное происхождение тел Солнечной системы? Поясните проблемы происхождения и эволюции Земли. В чем суть гипотез тектоники литосферных плит, дрейфа континентов? Какой процесс служит основной движущей силой геотектонической активности нашей планеты?

В настоящее время известен ряд гипотез образования Солнечной системы. Одна из первых — гипотеза Канта-Лапласа. По этой гипотезе предполагается образование планет в результате эволюции холодной (И. Кант) или горячей (П. Лаплас) пылевой туманности, быстро вращающейся вокруг центра масс. Эти гипотезы, при своем резком отличии, выдвигают общее представление о возникновении Солнечной системы в результате закономерного развития пылевой туманности. В то же время эти гипотезы не соответствуют закону сохранения момента импульса.

10.3. В общих чертах начало образования Солнечной системы напоминает известную небулярную гипотезу Канта-Лапласа. Но, поскольку в изолированной системе момент импульса должен сохраняться, остается неясным, почему планеты, обладающие в сумме 0,13% массы всей системы, имеют 99,5% ее момента импульса. В то же время Солнце, обладающее массой в 99,87% массы системы, вращается столь медленно. Поясните, как современная модель преодолела проблему распределения момента импульса?

П.Лаплас исходил из горячей медленно вращающейся туманности, которая по мере охлаждения сжималась. По закону сохранения момента импульса при этом росла скорость вращения и центробежные силы отрывали от нее кольца. Материя в этих кольцах сжималась под действием тяготения, формируя компактные тела.

Список литературы

Бабушкин А.Н. Концепции современного естествознания. – СПБ., 2002.

Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. – М., 2003.

ДаниловаВ.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. - М., 2008.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - М., 20038

Кабардин О. Физика. - М., 2008.

Мотылева А.С. и др. Концепции современного естествознания. – СПБ., 2008.

Общая биология (ред. А. Рувинского). - М., 2003.

Хорошавина С.Г Концепции современного естествознания. - Р/Д., 2009.