Проходите тесты по физике онлайн, чтобы не просто проверить и закрепить свои знания, но и узнать что-то новое, благодаря показу правильных ответов после прохождения тестов. Хорошо ли вы знаете электричество и магнетизм? Знакомы ли с законами Ома и Ньютона? Чем отличаются электроны от протонов? Ответы на эти и многие другие вопросы помогут найти тесты по физике!
Тесты по физике с ответами – помощь с онлайн тестами
Если у вас нет времени на выполнение теста по физике, вы всегда можете попросить меня, пришлите тесты мне в whatsapp, и я вам помогу онлайн или в срок от 1 до 3 дней.
Ответы на вопросы по заказу тестов по физике:
Сколько стоит помощь?
Цена зависит от объёма, сложности и срочности. Присылайте любые задания по любым предметам — я изучу и оценю.
Какой срок выполнения?
Мне и моей команде под силу выполнить как срочный заказ, так и сложный заказ. Стандартный срок выполнения – от 1 до 3 дней. Мы всегда стараемся выполнять любые работы и задания раньше срока.
Если требуется доработка, это бесплатно?
Доработка бесплатна. Срок выполнения от 1 до 2 дней.
Могу ли я не платить, если меня не устроит стоимость?
Оценка стоимости бесплатна.
Каким способом можно оплатить?
Можно оплатить любым способом: картой Visa / MasterCard, с баланса мобильного, google pay, apple pay, qiwi и т.д.
Какие у вас гарантии?
Если работу не зачли, и мы не смогли её исправить – верну полную стоимость заказа.
В какое время я вам могу написать и прислать задание на выполнение?
Присылайте в любое время! Я стараюсь быть всегда онлайн.
Содержание:
Ответы на вопросы по заказу тестов по физике
Физика тесты с ответами
Образец выполненного теста по физике
Как происходит сдача тестов по физике
Как заказать тесты
Я предлагает помощь с тестами по всем разделам физики для студентов 1, 2, 3 , курсов любых специальностей. Я смогу помочь вам сдать вступительные, тренировочные и итоговые тесты и успешно закрыть сессию.
Это лишь малая часть часто распространенных тем тестов по физике:
Тест по теме: Физика элементарных частиц
Тест по теме: Физика атомного ядра
Тест по теме: Магнитное поле
Тест по теме: Закон Ома. Параллельное и последовательное соединение проводников
Тест по теме: Масса, плотность и объем
Тест по теме: Электромагнитные явления
Тест по теме: Физические понятия, величины, явления. Измерение физических величин
Тест по теме: Вес воздуха. Атмосферное давление
Тест по теме: Давление твёрдых тел, жидкостей и газов
Тест по теме: Кинематика
Тест по теме: Силы в природе, законы Ньютона
Тест по теме: Импульс, энергия, законы сохранения
Тест по теме: Механика
Тест по теме: Электричество
Тест по теме: Молекулярная физика, электродинамика
Образец выполненного теста по физике
Образец выполненного теста по физике если вы мне присылаете в виде фотографии будет выглядеть так:
Как происходит сдача тестов по физике
Вы напишите мне логин/пароль и фото инструкцию куда нажимать и на какой тест, я или преподаватель самостоятельно проходит за вас.
Вы сфотографируете вопросы. Преподаватель выделит правильные ответы и вышлим вам.
Как заказать тесты
Напишите мне в воцап, и напишите подробно с чем вам помочь и мы с вами всё согласуем.
Наиболее часто заказывают тесты из этих Вузов и учебных систем:
МФПУ Синергия
Витте (МИЭМП)
Педкампус
РАНХиГС
ТюмГУ
ЮУрГУ
УрФУ
МГСУ
СПбГТИ
СДО Прометей
МФЮА
МЭИ
ТулГУ
МЭСИ
ТУСУР (ФДО)
СДО ФЭМ
УГНТУ
ТОГУ
Росдистант
РГСУ
МИИТ
ВлГУ
Мегакампус
EDUCON
РосНОУ
Тесты по высшей математике
Тесты по теории вероятности
Тесты по химии
3 трюка для стандартизированных тестов по физике
Подготовка к сдаче стандартизированных экзаменов по физике, таких как экзамен по физике AP или предметный тест по физике SAT, мало чем отличается от попытки свободно говорить на иностранном языке. Оба следуют очень своеобразной логике и лучше всего усваиваются на практике. (И хотите верьте, хотите нет, но стандартизированные экзамены по физике имеют меньше общего с физикой, чем хотелось бы любителям физики.) А теперь, прежде чем вы сгорите, выслушайте меня. Я не говорю, что в тестах нет физики или что понимание физики вам не поможет; Я говорю, что это только один многих факторов в этих экзаменах.
Но не волнуйтесь! Как ваш надежный репетитор по продвинутой физике в Нью-Йорке, я здесь, чтобы помочь. В этом посте я расскажу о некоторых стратегиях сдачи тестов, которые являются уникальными для стандартизированных экзаменов по физике. Это особенно полезно, когда вы застряли на проблеме или вам не хватает времени. Этим методам часто не учат на начальных курсах физики, но вы найдете их чрезвычайно полезными, когда придет день большого экзамена.
Решение проблем путем устранения решений
Преимущество экзаменов с несколькими вариантами ответов в том, что они не требуют от вас фактического решения задачи. Если вы можете исключить хотя бы один вариант ответа, в ваших интересах угадать наугад или сделать вывод на основе предложенных вариантов.
Если бы вам нужно было решать каждую задачу полностью, тесты ETS были бы в первую очередь тестами на скорость. Так что не надо. Нет, в реальном мире нет множественного выбора. Если вы инженер, пытающийся спроектировать систему изменения голоса, вам не просто дадут набор из четырех вариантов такого рода:
(a) Построить фильтр низкого уровня
(b) Использовать банановый
(c) Катапульты сборки
(d) буква C
(e) 9,8 м/с 2
Варианты ответов на этот вопрос могут показаться диковинными, но, как мы вскоре увидим, часто у вас будет много диковинных вариантов ответов. Нужно просто научиться определять, какой выбор является диковинным.
Метод №1: анализ измерений
Первый метод, который я представлю, это размерный анализ, который мы также иногда называем анализом единиц, или силы не измеряются в метрах (ну, по крайней мере, не напрямую). Как следует из названия, этот подход в первую очередь состоит в обеспечении того, чтобы выражения для физических величин, таких как силы, были выражены в соответствующих единицах измерения. Пример экзаменационного вопроса может выглядеть примерно так:
Вышеупомянутая задача взята из экзамена GRE по физике 1986 года. Теперь некоторые умные читатели могут знать, как решить эту проблему, используя диаграммы свободных тел и ограничение . Некоторые продвинутые читатели могут признать возможность использовать лагранжиан для ее решения. Оба эти метода оказываются несколько утомительными. Тангенциальное ускорение должно быть выражено в единицах ускорения, однако варианты ответов (C) и (E) четко выражены в единицах ускорение*расстояние. Поэтому варианты ответов (C) и (E) в этой задаче так же бессмысленны, как предложение бананов в задаче о голосовых модуляторах. Остаются только (A), (B) и (D).
Очевидно, что объект ускоряется, потому что, если бы мы поместили его в какую-либо точку трека, кроме самой вершины, он должен был бы начать двигаться вниз, что сделало бы (A) неверным. Если бы мы поместили его вверху, он вообще бы не ускорялся: следовательно, (B) отсутствует. Можно также исключить B, заметив, что объект не находится в свободном падении. Таким образом, мы приходим к варианту ответа (D) без каких-либо вычислений.
Помните этот совет: в размерном анализе единицы измерения должны отменять исх. Каждый раз, когда у вас есть экспоненциальная, логарифмическая, тригонометрическая или иная неполиномиальная функция, используемая для представления физической константы, ее аргумент должен быть безразмерным. Те, кто изучал ряды Тейлора, знают, что эти функции можно записать в виде бесконечного полиномиального разложения. Следовательно, если вы берете показатель длины, вы добавляете единицы метров к метрам 2 , метрам 3 и т. д., и это не имеет физического смысла.
Техника № 2: Ограничение поведения
Давайте снова рассмотрим ту же проблему, но на этот раз с помощью новой техники. Каким будет ускорение при большом x (скажем, x=1 000 000 м)? Обратите внимание, что парабола в этой точке была бы практически вертикальной в этой точке: частица по существу находилась бы в свободном падении (ее ускорение имело бы величину g). Таким образом, ответ (А) совершенно неверен. Ответ (В) правильный в этом пределе, но неправильный, потому что он требует, чтобы частица находилась в полном свободном падении. Ответы (C) и (E) дадут ускорения порядка 9.8*10 6 м/с 2 , что явно противоречит базовой физической интуиции.
Для тех, кто занимался элементарным исчислением (или, в некоторых случаях, даже предварительным исчислением), вы можете распознать это как принятие предела, когда переменная стремится к бесконечности. Это также может быть применено к переменным, стремящимся к 0, при условии, что вы имеете некоторое представление о том, как система должна вести себя при таком пределе. Этот метод также является удобным способом работы с задачами наклонной плоскости, если вы не знаете, как обращаться с их геометрией. Чтобы определить, что больше подходит, косинус или синус, просто примите рассматриваемый угол к его 0° или 9°.0° и спросите себя, чего вы ожидаете.
Техника № 3: Ограничение значений
Эта техника немного тоньше, чем две предыдущие. Здесь мы делаем утверждение, что «рассматриваемое значение должно быть больше x и меньше y». Глядя на приведенный выше вопрос, можно с уверенностью сказать, что ускорение всегда больше 0 (кроме самой вершины), так как объект, поставленный на любой холм, будет стремиться соскользнуть или скатиться вниз. Далее отметим, что поскольку под телом есть поверхность, ускорение тела должно быть меньше g. Единственный вариант ответа, для которого это всегда верно, — (D). Этот последний метод может быть немного сложным, когда он опирается на физическую интуицию, которой очень легко злоупотребить.
Итак, вот три метода, которые помогут вам быстрее и эффективнее сдавать стандартные экзамены по физике, будь то предметный тест GRE по физике или экзамен AP Exams. Независимо от того, насколько хорошо вы разбираетесь в физике, вы должны научиться относиться к стандартным тестам по физике как к совершенно другому виду животных. Вот несколько других постов в блогах по физике, которые могут оказаться полезными, с советами по решению проблем и использованием аналогий для понимания концепций физики.
MCAS 2013 Практический тест по физике для средней школы
Как найти работу в физике все формулы. Механическая работа
Прежде чем раскрывать тему «В чём измеряется работа», необходимо сделать небольшое отступление. Всё в этом мире подчиняется законам физики. Каждый процесс или явление можно объяснить на основе тех или иных законов физики. Для каждой измеряемой величины существует единица, в которой её принято измерять. Единицы измерения являются неизменными и имеют единое значение во всём мире.
Причиной этого является следующее. В тысяча девятьсот шестидесятом году на одиннадцатой генеральной конференции по мерам и весам была принята система измерений, которая признана во всём мире. Эта система получила наименование Le Système International d’Unités, SI (СИ система интернационал). Эта система стала базовой для определений принятых во всём мире единиц измерения и их соотношения.
Физические термины и терминология
В физике единица измерения работы силы называется Дж (Джоуль), в честь английского учёного физика Джеймса Джоуля, сделавшего большой вклад в развитие раздела термодинамики в физике. Один Джоуль равен работе, совершаемой силой в один Н (Ньютон), при перемещении её приложения на один М (метр) в направлении действия силы. Один Н (Ньютон) равен силе, массой в один кг (килограмм), при ускорении в один м/с2 (метр в секунду) в направлении силы.
К сведению. В физике всё взаимосвязано, выполнение любой работы связано с выполнением дополнительных действий. В качестве примера можно взять бытовой вентилятор. При включении вентилятора в сеть лопасти вентилятора начинают вращаться. Вращающиеся лопасти воздействуют на поток воздуха, придавая ему направленное движение. Это является результатом работы. Но для выполнения работы необходимо воздействие других сторонних сил, без которых выполнение действия невозможно. К ним относятся сила электрического тока, мощность, напряжение и многие другие взаимосвязанные значения.
Электрический ток, по своей сути, – это упорядоченное движение электронов в проводнике в единицу времени. В основе электрического тока лежит положительно или отрицательно заряжённые частицы. Они носят название электрических зарядов. Обозначается буквами C, q, Кл (Кулон), названо в честь французского учёного и изобретателя Шарля Кулона. В системе СИ является единицей измерения количества заряженных электронов. 1 Кл равен объёму заряженных частиц, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Под единицей времени подразумевается одна секунда. Формула электрического заряда представлена ниже на рисунке.
Сила электрического тока обозначается буквой А (ампер). Ампер – это единица в физике, характеризующая измерение работы силы, которая затрачивается для перемещения зарядов по проводнику. По своей сути, электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике под воздействием электромагнитного поля. Под проводником подразумевается материал или расплав солей (электролит), имеющий небольшую сопротивляемость прохождению электронов. На силу электрического тока влияют две физические величины: напряжение и сопротивление. Они будут рассмотрены ниже. Сила тока всегда прямо пропорциональна по напряжению и обратно пропорциональна по сопротивлению.
Как было сказано выше, электрический ток – это упорядоченное движение электронов в проводнике. Но есть один нюанс: для их движения нужно определённое воздействие. Это воздействие создаётся путём создания разности потенциалов. Электрический заряд может быть положительным или отрицательным. Положительные заряды всегда стремятся к отрицательным зарядам. Это необходимо для равновесия системы. Разница между количеством положительно и отрицательно заряжённых частиц называется электрическим напряжением.
Мощность – это количество энергии, затрачиваемое на выполнение работы в один Дж (Джоуль) за промежуток времени в одну секунду. Единицей измерения в физике обозначается как Вт (Ватт), в системе СИ W (Watt). Так как рассматривается мощность электрическая, то здесь она является значением затраченной электрической энергии на выполнение определённого действия в промежуток времени.
Лошадь тянет телегу с некоторой силой, обозначим её F тяги. Дедушка, сидящий на телеге, давит на неё с некоторой силой. Обозначим её F давл. Телега движется вдоль направления силы тяги лошади (вправо), а в направлении силы давления дедушки (вниз) телега не перемещается. Поэтому в физике говорят, что F тяги совершает работу над телегой, а F давл не совершает работу над телегой.
Итак, работа силы над телом или механическая работа – физическая величина, модуль которой равен произведению силы на путь, пройденный телом вдоль направления действия этой сил ы:
В честь английского учёного Д.Джоуля единица механической работы получила название 1 джоуль (согласно формуле, 1 Дж = 1 Н·м).
Если на рассматриваемое тело действует некоторая сила, значит, на него действует некоторое тело. Поэтому работа силы над телом и работа тела над телом – полные синонимы. Однако, работа первого тела над вторым и работа второго тела над первым – частичные синонимы, поскольку модули этих работ всегда равны, а их знаки всегда противоположны. Именно поэтому в формуле присутствует знак «±». Обсудим знаки работы более подробно.
Числовые значения силы и пути – всегда неотрицательные величины. В отличие от них механическая работа может иметь как положительный, так и отрицательный знаки. Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то работу силы считают положительной. Если направление силы противоположно направлению движения тела, работу силы считают отрицательной (берём «–» из «±» формулы). Если направление движения тела перпендикулярно направлению действия силы, то такая сила работу не совершает, то есть A = 0.
Рассмотрите три иллюстрации по трём аспектам механической работы.
Совершение силой работы может выглядеть по-разному с точек зрения различных наблюдателей. Рассмотрим пример: девочка едет в лифте вверх. Совершает ли она механическую работу? Девочка может совершать работу только над теми телами, на которые действует силой. Такое тело лишь одно – кабина лифта, так как девочка давит на её пол своим весом. Теперь надо выяснить, проходит ли кабина некоторый путь. Рассмотрим два варианта: с неподвижным и движущимся наблюдателем.
Пусть сначала мальчик-наблюдатель сидит на земле. По отношению к нему кабина лифта движется вверх и проходит некоторый путь. Вес девочки направлен в противоположную сторону – вниз, следовательно, девочка совершает над кабиной отрицательную механическую работу: A дев A
дев = 0.
Практически
все, не задумываясь, ответят: во втором.
И будут неправы. Дело обстоит как раз
наоборот. В физике механическая работа
описывается следующими
определениями: механическая
работа совершается тогда, когда на тело
действует сила, и оно движется. Механическая
работа прямо пропорциональна приложенной
силе и пройденному пути.
Формула механической работы
Определяется
механическая работа формулой:
где
A – работа,
F – сила,
s – пройденный
путь.
ПОТЕНЦИА́Л (потенциальная функция), понятие, характеризующее широкий класс физических силовыхполей (электрических, гравитационных и т. п.) и вообще поля физических величин, представляемыхвекторами (поле скоростей жидкости и т. п.). В общем случае потенциал векторного поля a(x ,y ,z )
— такаяскалярная функция u (x ,y ,z ), что a=grad
35.
Проводники в электрическом поле.
Электроемкость. Проводники
в электрическом поле. Проводники
— это вещества, характеризующиеся
наличием в них большого количества
свободных носителей зарядов, способных
перемещаться под действием электрического
поля. К проводникам относятся металлы,
электролиты, уголь. В металлах носителями
свободных зарядов являются электроны
внешних оболочек атомов, которые при
взаимодействии атомов полностью
утрачивают связи со «своими» атомами
и становятся собственностью всего
проводника в целом. Свободные электроны
участвуют в тепловом движении подобно
молекулам газа и могут перемещаться по
металлу в любом направлении. Электри́ческая
ёмкость —
характеристика проводника,
мера его способности накапливать электрический
заряд. В теории электрических цепей ёмкостью
называют взаимную ёмкость между двумя
проводниками; параметр ёмкостного
элемента электрической схемы,
представленного в виде двухполюсника.
Такая ёмкость определяется как отношение
величины электрического заряда к разности
потенциалов между
этими проводниками
36. Емкость плоского конденсатора.
Емкость
плоского конденсатора.
Т.о.
емкость плоского конденсатора зависит
только от его размеров, формы и
диэлектрической проницаемости. Для
создания конденсатора большой емкости
необходимо увеличить площадь пластин
и уменьшить толщину слоя диэлектрика.
37. Магнитное
взаимодействие токов в вакууме. Закон
Ампера. Закон
Ампера. В 1820 году Ампер (французский ученый
(1775-1836)) установил экспериментально
закон, по которому можно рассчитать силу,
действующую на элемент проводника длины
с током .
где
–
вектор магнитной индукции,– вектор элемента длины проводника,
проведенного в направлении тока.
Модуль
силы
,
где–
угол между направлением тока в проводнике
и направлением индукции магнитного
поля.Для
прямолинейного проводника длиной
с токомв однородном поле
Направление
действующей силы может быть определено
с помощью правила
левой руки :
Если
ладонь левой руки расположить так, чтобы
нормальная (к току) составляющая
магнитного поля
входила в ладонь, а четыре вытянутых
пальца направлены вдоль тока, то большой
палец укажет направление, в котором
действует сила Ампера.
38.Напряженность
магнитного поля. Закон
Био-Савара-Лапласа Напряжённость
магни́тного по́ля (стандартное
обозначение Н ) — векторная физическая
величина ,
равная разности вектора магнитной
индукции B и вектора
намагниченности J .
В Международной
системе единиц (СИ) : где-магнитная
постоянная .
Закон
БСЛ. Закон,
определяющий магнитное поле отдельного
элемента тока
39. Приложения
закона Био-Савара-Лапласа. Для
поля прямого тока
Для
кругового витка.
И
для соленоида
40.
Индукция магнитного поля Магнитное
поле характеризуется векторной величиной,
которая носит название индукции
магнитного поля (векторная
величина, являющаяся силовой
характеристикой магнитного
поля в данной точке пространства).
МИ. (В) это
не сила, действующая на проводники, это
величина, которая находится через данную
силу по следующей формуле: B=F / (I*l)
(Словестно: Модуль
вектора МИ. (B) равен отношению модуля
силы F, с которой магнитное поле действует
на расположенный перпендикулярно
магнитным линиям проводник с током, к
силе тока в проводнике I и длине проводника
l . Магнитная
индукция зависит только от магнитного
поля. В связи с этим индукцию можно
считать количественной характеристикой
магнитного поля. Она определяет, с
какой силой(Сила Лоренца) магнитное поле действует
назаряд,
движущийся со скоростью. Измеряется
МИ в теслах (1 Тл). 2/R
играет роль центростремительной силы.
Период обращения равен T=2пиR/V=2пиm/qB
и он не зависит от скорости частицы (Это
справедливо только при V
Сила
Л. определяется соотношением:
Fл = q·V·B·sina (q — величина движущегося
заряда; V — модуль его скорости; B —
модуль вектора индукции магнитного
поля; aльфа — угол между вектором V
и вектором В)
Сила
Лоренца перпендикулярна скорости и
поэтому она не совершает работы, не
изменяет модуль скорости заряда и его
кинетической энергии. Но направление
скорости изменяется непрерывно.
Сила
Лоренца перпендикулярна векторам В и v ,
и её направление определяется с помощью
того же правила левой руки, что и
направление силы Ампера: если левую
руку расположить так, чтобы составляющая
магнитной индукции В, перпендикулярная
скорости заряда, входила в ладонь, а
четыре пальца были направлены по движению
положительного заряда (против движения
отрицательного), то отогнутый на 90
градусов большой палец покажет направление
действующей на заряд силы Лоренца F л.
Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.
Определение 1
Работа А, совершаемая постоянной силой F → , — это физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α , располагаемого между векторами силы F → и перемещением s → .
Данное определение рассматривается на рисунке 1 . 18 . 1 .
Формула работы записывается как,
A = F s cos α .
Работа – это скалярная величина. Это дает возможность быть положительной при (0 ° ≤ α
Джоуль равняется работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещение 1 м по направлению действия силы.
Рисунок 1 . 18 . 1 . Работа силы F → : A = F s cos α = F s s
При проекции F s → силы F → на направление перемещения s → сила не остается постоянной, а вычисление работы для малых перемещений Δ s i суммируется и производится по формуле:
A = ∑ ∆ A i = ∑ F s i ∆ s i .
Данная сумма работы вычисляется из предела (Δ s i → 0) , после чего переходит в интеграл.
Графическое изображение работы определяют из площади криволинейной фигуры, располагаемой под графиком F s (x) рисунка 1 . 18 . 2 .
Рисунок 1 . 18 . 2 . Графическое определение работы Δ A i = F s i Δ s i .
Примером силы, зависящей от координаты, считается сила упругости пружины, которая подчиняется закону Гука. Чтобы произвести растяжение пружины, необходимо приложить силу F → , модуль которой пропорционален удлинению пружины. Это видно на рисунке 1 . 18 . 3 .
Рисунок 1 . 18 . 3 . Растянутая пружина. Направление внешней силы F → совпадает с направлением перемещения s → . F s = k x , где k обозначает жесткость пружины.
F → у п р = — F →
Зависимость модуля внешней силы от координат x можно изобразить на графике с помощью прямой линии.
Рисунок 1 . 18 . 4 . Зависимость модуля внешней силы от координаты при растяжении пружины.
Из выше указанного рисунка возможно нахождение работы над внешней силой правого свободного конца пружины, задействовав площадь треугольника. Формула примет вид
Данная формула применима для выражения работы, совершаемой внешней силой при сжатии пружины. Оба случая показывают, что сила упругости F → у п р равняется работе внешней силы F → , но с противоположным знаком.
Определение 2
Если на тело действует несколько сил, то формула общей работы будет выглядеть, как сумма всех работ, совершаемых над ним. Когда тело движется поступательно, точки приложения сил перемещаются одинаково, то есть общая работа всех сил будет равна работе равнодействующей приложенных сил.
Рисунок 1 . 18 . 5 . Модель механической работы.
Определение мощности
Определение 3
Мощностью называют работу силы, совершаемую в единицу времени.
Запись физической величины мощности, обозначаемой N , принимает вид отношения работы А к промежутку времени t совершаемой работы, то есть:
Определение 4
Система С И использует в качестве единицы мощности ватт (В т) , равняющийся мощности силы, которая совершает работу в 1 Д ж за время 1 с.
Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Основные формулы по физике — МЕХАНИКА
Формулы механики. Механика делится на три раздела: кинематику, динамику и статику. В разделе кинематика рассматриваются такие кинематические характеристики движения, как перемещение, скорость, ускорение. Здесь необходимо использовать аппарат дифференциального и интегрального исчисления.
В основе классической динамики лежат три закона Ньютона. Здесь необходимо обратить внимание на векторный характер действующих на тела сил, входящих в эти законы.
Динамика охватывает такие вопросы, как закон сохранения импульса, закон сохранения полной механической энергии, работа силы.
При изучении кинематики и динамики вращательного движения следует обратить внимание на связь между угловыми и линейными характеристиками. Здесь вводятся понятия момента силы, момента инерции, момента импульса и рассматривается закон сохранения момента импульса.
Смотрите также основные формулы по термодинамике
Таблица основных формул по механике
Физические законы, формулы, переменные
Формулы механики
Скорость мгновенная:
где r — радиус-вектор материальной точки,
t — время;
— производная радиус-вектора материальной точки по времени.
Модуль вектора скорости:
где s — расстояние вдоль траектории движения (путь)
Скорость средняя (модуль):
Ускорение мгновенное:
Модуль вектора ускорения при прямолинейном движении:
Ускорение при криволинейном движении:
1) нормальное
где R — радиус кривизны траектории,
2) тангенциальное
3) полное (вектор)
4) (модуль)
1)
2)
3)
4)
Скорость и путь при движении:
1) равномерном
2) равнопеременном
V0— начальная скорость;
а > 0 при равноускоренном движении;
а < 0 при равнозамедленном движении.
1)
2)
Угловая скорость:
где φ — угловое перемещение.
Угловое ускорение:
Связь между линейными и угловыми величинами:
Импульс материальной точки:
где m — масса материальной точки.
Основное уравнение динамики поступательного движения (II закон Ньютона):
где F — результирующая сила, <>
Формулы сил:
тяжестиP
где g — ускорение свободного падения
трения Fтр
где μ — коэффициент трения,
N — сила нормального давления,
упругости Fупр
где k — коэффициент упругости (жесткости),
Δх — деформация (изменение длины тела).
Закон сохранения импульса для замкнутой системы, состоящей из двух тел:
где — скорости тел до взаимодействия;
— скорости тел после взаимодействия.
Потенциальная энергия тела:
1) поднятого над Землей на высоту h
2) упругодеформированного
1)
2)
Кинетическая энергия поступательного движения:
Работа постоянной силы:
где α — угол между направлением силы и направлением перемещения.
Полная механическая энергия:
Закон сохранения энергии:
силы консервативны
силы неконсервативны
где W1 — энергия системы тел в начальном состоянии;
W2 — энергия системы тел в конечном состоянии.
Момент инерции тел массой m относительно оси, проходящей через центр инерции (центр масс):
1) тонкостенного цилиндра (обруча)
где R — радиус,
2) сплошного цилиндра (диска)
3) шара
4) стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню и проходит через его середину
1)
2)
3)
4)
Момент инерции тела относительно произвольной оси (теорема Штейнера):
где — момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс, d — расстояние между осями.
Момент силы(модуль):
где l — плечо силы.
Основное уравнение динамики вращательного движения:
где — угловое ускорение,
— результирующий момент сил.
Момент импульса:
1) материальной точки относительно неподвижной точки
где r — плечо импульса,
2) твердого тела относительно неподвижной оси вращения
1)
2)
Закон сохранения момента импульса:
где L1 — момент импульса системы в начальном состоянии,
L2 — момент импульса системы в конечном состоянии.
Кинетическая энергия вращательного движения:
Работа при вращательном движении
где Δφ — изменение угла поворота.
Все Основные Формулы по Физике
Вы можете сразу скачать готовые шпаргалки по физике в разных форматах
Шпора (все формулы по физике) в формате PDF
Шпора (все формулы по физике) в формате DOC (Текстовый документ)
Шпора (все формулы по физике) в формате JPG (картинка)
Или воспользоваться готовой подробной таблицей расположенной внизу
Существует огромное количество формул по физике, которые часто используют для решения различных физических задач.
Что бы было легче ориентироваться в них на этой странице собраны все основные формулы по физике.
Эта шпаргалка с формулами будет полезна учащимся средней школы, студентам, а так же школьникам, которые планируют учиться в вузах или сузах.
Эту информацию можно использовать при подготовке к егэ, экзаменам или олимпиадам по физике.
Все формулы рассортированы по классам и физическим темам.
Для быстрого перехода на эту страницу добавьте сайт в закладки.
Раздел постоянно обновляется!
Формулы физики для 7-8 классов
Основные формулы для 7 классов на новой странице.
Основные формулы для 8 классов.
Электрические и электромагнитные явления
Электростатика
Закон Кулона
Напряженность электрического поля
Принцип суперпозиции полей
Теорема Гаусса
Теорема о циркуляции
Потенциал
Электроемкость уединенного проводника
Плоский конденсатор
Электроемкость заряженного шара
Электроемкость сферического конденсатора
Батарея конденсаторов
Дипольный момент
Поляризованность диэлектрика
Диэлектрическая восприимчивость
Диэлектрическая проницаемость
Теорема Гаусса для диэлектриков
Электродинамика. Постоянный ток
Закон Ома
Закон Джоуля–Ленца
Правило Кирхгофа для узлов
Правило Кирхгофа для контуров
Параллельное соединение проводников
Последовательное соединение
Законы электролиза
Первый закон Фарадея
Второй закон Фарадея
Электромагнетизм
Сила Лоренца
Сила Ампера, действующая на проводник длиной l
Магнитная индукция поля в точке
Магнитная индукция в центре витка
Индукция внутри соленоида
Индукция поля проводника на расстоянии R от оси
Связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля
Принцип суперпозиции магнитных полей
Сила взаимодействия двух проводников
Магнитный поток
Энергия магнитного поля
ЭДС индукции в замкнутом контуре
ЭДС самоиндукции
Квантовая физика и теория относительности
Энергия фотона
Фотоэффект
Полная энергия
Атомная физика
Закон распада
Формулы физики для 8-9 классов
Основные формулы для 9 классов на новой странице.
Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей
Уравнение состояния
Уравнение состояния (уравнение Менделеева- Клайперона)
Полная внутренняя энергия системы
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
Закон Дальтона для давления смеси газов
Броуновское движение
Среднеквадратичная скорость молекул
Наиболее вероятная скорость молекул
Средняя арифметическая скорость молекул
Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям
Среднее число соударений молекулы за 1 секунду
Средняя длинна свободного пробега молекул
Средний путь молекулы за время t
Барометрическая формула
Распределение Больцмана
Термодинамика
Первое начало термодинамики
Работа газа
Уравнение адиабаты
Теплоемкость
Тепловой баланс
Тепловое расширение
Тепловые машины
Гидростатика, гидродинамика
Давление на глубине
Плотность
Сила Архимеда
Гидравлический пресс
Закон сообщающихся сосудов
Уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли
Сила и энергия поверхностного натяжения
Высота подъема жидкости в капилляре
Формулы физики для 10-11 классов
Основные формулы для 10-11 классов.
Фундаментальные константы
Система единиц
Механика
Кинематика
Скорость и ускорение
Равномерное движение
Равнопеременное движение
Криволинейное движение
Вращательное движение
Динамика и статика
Первый закон Ньютона
Второй закон Ньютона
Третий закон Ньютона
Основной закон динамики для неинерциальных систем отчета
Силы разной природы
Закон всемирного тяготения
Сила трения
Закон Гука
Динамика и статика вращательного движения
Закон сохранения импульса
Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность
Закон сохранения энергии
Колебания и волны. Оптика. Акустика
Механические и электромагнитные колебания
Уравнение гармонических колебаний
Полная энергия колеблющейся точки
Сложение колебаний
Затухающие колебания
Переменный ток
Импеданс цепи
Упругие волны
Скорость волны в газе, в твердом теле
Уравнение плоской волны
Интерференция
Фазовая v и групповая u скорости
Эффект Доплера
Электромагнитные волны
Фазовая скорость
Оптика
Разность хода
Скорость света в среде
Закон преломления
Формула линзы
Увеличение линзы
Данная шпаргалка по физике включает в себя формулы физики по следующим темам:
Фундаментальные константы.
Название константы.
Обозн.
Значение.
Измерение
Гравитационная постоянная.
G
6,672*10-11
Н*м2/кг2
Ускорение свободного падения
G
9,8065
м/с2
Атмосферное давление
p0
101325
Па
Постоянная Авогадро
Na
6,022045*1023
Моль-1
Объем 1моль идеального газа
V0
22,41383
м3/моль
Газовая постоянная
R
8,31441
Постоянная Больцмана
K
1,380662*10-23
Дж/К
Скорость света в вакууме
C
2,99792458*108
м/с
Магнитная постоянная
μ0
4π*10-7=
1,25663706*10-6
Гн/м
Электрическая постоянная
ε0
8,8541878*10-12
Ф/м
Масса покоя электрона
me
9,109534*10-31
кг
Масса покоя протона
mp
1,6726485*10-27
кг
Масса покоя нейтрона
mn
1,6749543*10-27
кг
Элементарный заряд
E
1,6021892*10-19
Кл
Отношение заряда к массе
e/me
1,7588047*1011
Кл/кг
Постоянная Фарадея
F
9,648456*104
Кл/моль
Постоянная Планка
H
6,626176*10-34
1,054887*10-34
Дж*с
Дж*с
Радиус 1 боровской орбиты
a0
0,52917706*10-10
м
Энергия покоя электрона
mec2
0. 511034
МэВ
Энергия покоя протона
mpc2
938.2796
МэВ
.Энергия покоя нейтрона
mnc2
939.5731
МэВ
Система единиц.
Приставки Си.
пристав.
поряд.
пристав.
поряд.
пристав.
порядок
Пристав.
порядок
экса
Э
18
мега
М
6
деци
д
-1
Нано
н
-9
пета
П
15
кило
к
3
санти
с
-2
пико
п
-12
тера
Т
12
гекто
г
2
милли
м
-3
фемто
ф
-15
гига
Г
9
дека
да
1
микро
мк
-6
атто
а
-18
Вернуться к оглавлению
Механика.
Кинематика.
Обозн.
Изм.
Смысл
S
м
пройденный путь
v
м/с
скорость
t
с
время
x
м
координата
a
м/с2
ускорение
ω
с-1
угловая скорость
T
с
период
Гц
частота
ε
с-2
угловое ускорение
R
м
радиус
Скорость и ускорение.
, ,
Равномерное движение:
, ;
Равнопеременное движение:
a=const, , ;
, ; v=v0+at , ;
;
Криволинейное движение.
,
Вращательное движение.
, , ; ;
, ; , ;
, , , ;
Вернуться к оглавлению
Динамика и статика.
Обозн.
Изм.
Смысл
F
Н
сила
P
кг*м/с
импульс
a
м/с2
ускорение
m
кг
масса
v
м/с
скорость
p
Н
вес тела
g
м/с2
ускорение свободного падения
E
Дж
энергия
A
Дж
работа
N
Вт
мощность
t
с
время
I
кг*м2
момент инерции
L
кг*м2/с
момент импульса
M
Н*м
момент силы
ω
с-1
угловая скорость
Первый закон Ньютона:
Второй закон Ньютона.
, , при m=const ➔
Третий закон Ньютона.
Основной закон динамики для неинерциальных систем отчета.
ma=ma0+Fинерц ,где а- ускорение в неинерциальной а0- в инерциальной системе отчета.
Силы разной природы.
Скорость центра масс ;
Закон всемирного тяготения.
,
— ускорение свободного падения на планете.
— первая космическая скорость.
Вес тела.
p=mg — вес тела в покое.
p=m(g+a) — опора движется с ускорением вверх.
p=m(g-a) — опора движется с ускорением вниз.
p=m(g-v2/r) — движение по выпуклой траектории.
p=m(g+v2/r) — движение по вогнутой траектории.
Сила трения.
,
Закон Гука.
Fупр=–kx, — сила упругости деформированной пружины.
— механическое напряжение
— относительное продольное удлинение (сжатие)
— относительное поперечное удлинение (сжатие)
, где μ- коэффициент Пуассона.
Закон Гука:, где Е- модуль Юнга.
, кинетическая энергия упругорастянутого (сжатого) стержня. (V- объем тела)
Динамика и статика вращательного движения.
— момент импульса
; — момент силы
L=const — закон сохранения момента импульса.
M=Fl, где l- плечо
I=I0+mb2 — теорема Штейнера
система
ось
I
точка по окружности
ось симметрии
mR2
стержень
через середину
1/12 mR2
стержень
через конец
1/3 mR2
шар
через центр шара
2/5 mR2
сфера
через центр сферы
2/3 mR2
кольцо или тонкостенный цилиндр
ось симметрии
mR2
диск сплошной цилиндр
ось симметрии
1/2 mR2
Условие равновесия тел
Законы сохранения.
Закон сохранения импульса.
P=mv; — импульс тела.
Ft=ΔP
Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.
— работа силы F
A=ΔE
— мощность
— кинетическая энергия
— кинетическая энергия вращательного движения.
Ep=mgh — потенциальная энергия поднятого над землей тела.
— потенциальная энергия пружины
Закон сохранения энергии.
Eк1+Eр1=Eк2+Eр2
Вернуться к оглавлению
Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей.
Обозн.
Изм.
Смысл
p
Па
давление
V
м3
объем
T
К
температура
N
–
число молекул
m
кг
масса
кг/Моль
молярная масса
Моль
кол-во вещества
U
Дж
вн. энергия газа
Q
Дж
кол-во теплоты
η
–
КПД
Вернуться к оглавлению
Уравнение состояния.
pV=NkT — уравнение состояния (уравнение Менделеева- Клайперона)
, , ;
, — полная внутренняя энергия системы.
Число атомов
i
1
3
5/3
2
7
9/7
3
13 (12)
15/13 (7/6)
— основное уравнение молекулярно- кинетической теории.
— закон Дальтона для давления смеси газов.
, p=nkT ;
при N=const ➔
T=const
изотерма
PV=const
закон Бойля-Мариотта
p=const
изобара
V/T=const
закон Гей-Люсака
V=const
изохора
p/T=const
закон Шарля
Броуновское движение.
среднеквадратичная скорость молекул.
— наиболее вероятная скорость молекул.
— средняя арифметическая скорость молекул.
— Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям.
связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля.
— принцип суперпозиции магнитных полей.
— сила взаимодействия двух проводников.
магнитный поток.
— энергия магнитного поля.
ЭДС индукции в замкнутом контуре.
ЭДС самоиндукции.
Вернуться к оглавлению
Колебания и волны. Оптика. Акустика.
Механические и электромагнитные колебания.
— уравнение гармонических колебаний.
,n.3
— полная энергия колеблющейся точки.
Вернуться к оглавлению
Система.
Период
Цикл. частота
Уравнение
Математический маятник.
Пружинный маятник.
Физический маятник.
Колебательный контур.
Сложение колебаний.
, при ω1=ω2
— период пульсации.
Затухающие колебания.
,
Переменный ток.
Z=ZR+ZL+ZC — полный импеданс цепи.
ZR=R, ZL=iΩL,
— модуль полного импеданса цепи.
, — действующие значения.
Упругие волны.
Скорость волны в газе: , в твердом теле:
,
уравнение плоской волны:
Отражение
Преломление
Δφ=0
lim αпад=arcsin(c2/c1)
Интерференция: ,
фазовая v и групповая u скорости: ,,
— эффект Доплера.
Электромагнитные волны.
— фазовая скорость
Отражение
Преломление
Δφ=0
lim αпад=arcsin(c2/c1)
Вернуться к оглавлению
Оптика
— разность хода.
— скорость света в среде
— закон преломления.
— формула линзы.
— увеличение линзы.
Вернуться к оглавлению
Квантовая физика и теория относительности.
— энергия фотона. h- постоянная Планка
— фотоэффект
— полная энергия.
Атомная физика.
— закон распада
Вернуться к оглавлению
Формула ускорения с примерами и решенными задачами
Когда стоящая машина внезапно трогается с места, нас толкает назад, а при торможении нас толкает вперед, к нашему сиденью, или когда наша машина резко поворачивает направо, нас толкает влево. Мы сталкиваемся с такими ситуациями, потому что наша машина ускоряется.
Просто когда есть изменение скорости, будет и ускорение. Давайте разберемся с концепцией ускорения на наглядных примерах.
Предположим, у меня есть автомобиль, движущийся по прямой с постоянной скоростью 90 км/ч. Я вижу вертолет, летящий со скоростью примерно 20 000 км/ч. Если бы я спросил вас об этом в этих двух случаях, где вы нашли Ускорение? Ваш ответ, безусловно, будет отрицательным, потому что оба они движутся с постоянной скоростью, поэтому ускорение в обоих случаях отсутствует.
Теперь, если я спрошу вас, что Ускорение равно высокой скорости. Каким будет ваш ответ? Вы можете сказать да, но это не точно. Хотите знать, почему? Это потому, что Ускорение — это скорость изменения Скорости. Теперь давайте разберемся с формулой ускорения.
Общая формула ускорения
Мы уже знаем, что скорость — это скорость с направлением; следовательно, это векторная величина. Ускорение «a» задается как:
\[ a = \frac{\text{Изменение скорости}}{\text{Затраченное время}}\]
Эта формула утверждает, что скорость изменения скорости равна Ускорение, или если скорость объекта изменяется от его начального значения ‘u’ до конечного значения ‘v’, то выражение можно просто записать как:
\[a = \frac{(v — u)}{t}\]
В физике ускорение описывается как скорость изменения скорости объекта независимо от того, ускоряется он или замедляется . Если он ускоряется, ускорение считается положительным, а если замедляется, то ускорение отрицательным. Это вызвано суммарной неуравновешенной силой, действующей на объект в соответствии со вторым законом Ньютона. Ускорение является векторной величиной, поскольку оно описывает скорость изменения во времени скорости, которая является векторной величиной. Ускорение обозначается а. Его единица СИ — \[\frac{m}{s^{2}}\], а размеры — \[[M^{0}L^{1}T^{–2}]\].
Если \[v_{0}, v_{t}\] и t представляют начальную скорость, конечную скорость и время, необходимое для изменения скорости, то ускорение определяется как:
Если \[\overrightarrow{r} \]представляет вектор смещения и \[\overrightarrow{v} = \frac {\overrightarrow{\text{d}r}}{\text{d}t}\] представляет скорость, тогда; 9{2}} \]
2. Девушка начинает движение по прямой со скоростью 30 \[\frac{м}{с}\], ее скорость изменяется с постоянной скоростью. Если она остановится через 60 с, каково ее ускорение?
Ответ: Здесь начальная скорость девушки была 30 \[\frac{m}{s}\] и она останавливается, поэтому ее конечная скорость станет равной 0 м/с. Теперь происходит замедление или запаздывание, что прямо противоположно Ускорению и может быть определено как: {с^{2}} \]
Вопрос 3. Автомобиль движется по круговой траектории с постоянной скоростью; будет ли он испытывать ускорение?
Ответ: Здесь скорость постоянна; однако направление постоянно меняется, что означает, что скорость также меняется. В нем говорится, что автомобиль будет испытывать ускорение.
Как подготовиться к тесту по ускорению с использованием Веданту
Вы можете войти в Веданту и просмотреть имеющиеся учебные материалы
Вы можете нажать на формулу ускорения с примерами и решенной задачей
После прочтения этого учебного материала концепции станут намного яснее
Внимательно изучите решенные примеры
Дело позаботится о том, чтобы вы хорошо подготовились к экзаменам
Почему стоит выбрать Vedantu?
Vedantu — это ведущая платформа электронного обучения, которая размещает на своем веб-сайте только лучшие учебные материалы. Он чрезвычайно надежен, так как все учащиеся делают ставку на него, прежде чем приступить к проверке или тестированию. Учебный материал на нем бесплатен и может быть загружен, а затем пройден в офлайн-режиме. Вы должны выбрать Vedantu, если вам нужно хорошо подготовиться перед тестами и изучить все сложные концепции.
Формула постоянной пружины с использованием закона Гука
Springs — это то, с чем мы все знакомы. Обычно мы видим их в ручках, игрушках и других бытовых предметах. Одной из отличительных особенностей пружины является ее способность сохранять свою длину даже после растяжения. Он просто возвращается в свою первоначальную форму и завораживает. В этом разделе учащийся получит возможность глубже изучить эту концепцию.
Всякий раз, когда пружина растягивается, прикладывается усилие для удлинения пружины в направлении от центра пружины. Это происходит всякий раз, когда кто-то или что-то тянет за пружину, и это создает напряжение в пружине, которое заставляет ее возвращаться к центру пружины, когда сила прекращается, то есть когда человек или предмет, удерживающий ее, отпускает. Это сила, которую ученик вычислит по закону Гука.
Прежде чем вывести формулу для жесткости пружины, давайте просто объясним, почему пружина ведет себя таким образом. Константа пружины — это числовое представление внутреннего свойства пружины, которое позволяет ей сохранять свою форму и длину даже после растяжения.
Формула жесткости пружины является неотъемлемой частью простого гармонического движения. Чтобы понять формулу для постоянной пружины, сначала мы рассмотрим, что такое SHM или то, что мы называем простым гармоническим движением. После того, как мы подробно изучим концепцию SHM, мы рассмотрим, как пружины связаны с простым гармоническим движением, а затем, наконец, выведем формулу жесткости пружины. Подробное объяснение, представленное здесь, также является попыткой разработать формулу жесткости пружины с использованием закона Гука.
Простое гармоническое движение
Простое гармоническое движение — это повторяющееся движение вперед и назад через центральное положение, при котором максимальное смещение с одной стороны этого положения равно максимальному смещению с другой стороны. Интервал времени каждой полной вибрации одинаков. Сила, ответственная за движение, всегда направлена в сторону равновесия и прямо пропорциональна расстоянию от него.
Некоторыми распространенными примерами SHM являются маятники. Если принять положение покоя маятника за центр, то при движении маятника наблюдается, что расстояние, которое он проходит по обе стороны от центра, одинаково, и маятник всегда движется к центру после прохождения максимального расстояния. . Будем называть центр равновесием.
Пружины обычно имеют SHM. Пружины имеют свои собственные естественные «пружинные константы», которые определяют их жесткость. Закон Гука — известный закон, который объясняет SHM и дает формулу для силы, приложенной с использованием жесткости пружины.
Применительно к пружине мы можем наблюдать, что когда пружина растягивается в обоих направлениях, оба конца пружины возвращаются к равновесию. Это очень похоже на то, как ведет себя маятник, хотя он и не движется по кругу.
Закон Гука
Закон Гука определяет соотношение между приложенной силой и расстоянием, на которое растянулась пружина. Сила, необходимая для сжатия или растяжения пружины, прямо пропорциональна расстоянию, на которое она растягивается.
Это основано на третьем законе движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Думайте о растяжении пружины как о действии, а о естественном сжатии пружины как о противодействии.
Согласно третьему закону движения Ньютона, при растяжении пружины она оттягивается с возвращающей силой. Эта восстанавливающая сила подчиняется закону Гука, который связывает силу пружины с постоянной пружины. Это соотношение, представленное математически, называется формулой жесткости пружины.
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Сила пружины = -(Постоянная пружины) x (Перемещение)
F=−K*X
F=−KX
Знак минус указывает на противоположное направление сила реакции.
Где,
F: восстанавливающая сила пружины, направленная к равновесию.
K: Постоянная пружины в Н.м-1.
X: Смещение пружины от положения равновесия.
Жесткость пружины (K)
Теперь константа пружины определяется как сила, необходимая для восстановления исходной формы пружины на единицу растяжения пружины. Это также означает, что, зная постоянную пружины, мы можем легко определить, какая сила необходима для деформации пружины. Потому что, если мы приложим больше силы, чем та, с которой может справиться пружина, она больше не сможет проявлять СГМ.
K=−F * x
K=−Fx
Единицей измерения является Н/м (Ньютон на метр).
Как жесткость пружины зависит от длины?
Предположим, у нас есть пружина 6 см с жесткостью k. Что произойдет, если мы разделим пружину на два бита одинакового размера? Для одной из этих более коротких пружин будет новая константа пружины, которая будет равна 2k. В более общем случае жесткость пружины обратно пропорциональна длине пружины, если мы говорим о пружине из определенного материала и ее толщине.
Это означает, что чем больше длина пружины, тем меньшая сила потребуется ей для достижения состояния равновесия, и наоборот.
Итак, предположим, что в приведенном выше примере мы разрезали пружину ровно пополам, получив две более короткие пружины по 3 см каждая. Для пружин меньшего размера будет применяться жесткость пружины, вдвое превышающая исходную. Это потому, что она обратно пропорциональна жесткости пружины и длине пружины. Это означает, что на более короткой пружине первоначальная масса в 30 г даст растяжение только на 1 мм. Чем больше постоянная пружины, тем меньше растяжение, создаваемое данной силой. Вот почему пружины меньшего размера труднее растянуть!
График закона Гука
График закона Гука представлен ниже. Здесь материал проявляет упругое поведение до предела текучести, после чего материал теряет эластичность и проявляет пластичность.
Это означает, что как только мы успешно приложим силу, превышающую пороговое значение, пружина потеряет свою эластичность, и поэтому дальнейшее приложение силы заставит пружину изменить свою форму и сохранить ее. Когда материал меняет свою форму и сохраняет эту форму при приложении к нему какой-либо силы, то это свойство называется пластичностью.
Подумайте о пластиковых предметах, которые вы видели. Как только вы прикладываете силу, он либо сгибается, либо ломается. Он не пытается растянуться или вернуться в свою первоначальную форму, как хорошо функционирующая пружина.
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Прямая линия означает, что материал следует закону Гука от начала до пропорционального предела, приближающегося к пределу текучести. Материал теряет свою эластичность за пределом упругости между пределом пропорциональности и пределом текучести и начинает проявлять пластичность. Площадь от начала координат до предела пропорциональности под кривой находится ниже диапазона эластичности. В диапазоне пластичности площадь под кривой находится от пропорционального предела до точки разрыва/разрушения.
Чтобы помочь учащимся с некоторыми быстрыми и простыми советами по изучению физики, мы перечислили несколько пунктов, которые считаются успешными при подготовке.
Сосредоточьтесь больше на основах темы, поскольку вы укрепляете основные понятия, последующее путешествие становится легче.
Обратите внимание на мелкие детали, упущение любой из концепций может стоить вам очень дорого.
Всегда старайтесь использовать некоторые визуальные методы обучения, такие как блок-схемы, рисунки, диаграммы и т. д., чтобы сделать процесс обучения легким и увлекательным.
Постарайтесь упростить ситуацию и сосредоточьтесь на понимании сути вопросов. Без этого вы не сможете точно на них ответить.
Используйте различные учебные ресурсы, такие как онлайн-учебные материалы, викторины, ваши учебные заметки, видео в классе и т. д.
В физике много практических занятий, и она включает в себя использование уравнений. Студенты должны убедиться, что выучили и поняли уравнения и связанные с ними формулы.
Другим важным навыком, который нужно улучшить в этом предмете, является укрепление ваших математических навыков. Поскольку в нем много вопросов, основанных на числах, вы должны быть быстрыми и точными в расчетах.
Формула массы — что такое формула массы
Масса — это величина, которая дает представление о том, сколько материи присутствует в объекте. Это количественная мера инерции. А ускорение обратно пропорционально инерции.
Связь между силой и массой определяется выражением:
F = ma или m = F/a
Связь между плотностью, массой и объемом определяется формулой:
𝛒 = m/V или m = 𝛒V
K = ½ mv2 или m = 2K/v2
Связь между потенциальной энергией, массой, ускорением свободного падения и высотой определяется по формуле:
P = mgh или m = P/gh 9000 хорошо известное соотношение массы и энергии Эйнштейна, которое обеспечивает формулу массы и энергии,
m = E / c2
Где, E = энергия, m = масса, c = скорость света
Связь между массой (m), скоростью (v) и импульсом (p) определяется формулой: = mv или m = p/v
Разница между массой и весом
Вес – это сила тяжести, действующая на массу. Таким образом, масса остается постоянной, а вес изменяется в соответствии с изменением гравитационного поля.
W = мг или m = Вт/г
Примеры решения
1. Рассчитайте массу тела, если плотность и объем тела равны 2 кг/м 3 и 5 м 3 .
ANS:
Здесь масса = плотность x объем
= 2 x 5
= 10 кг
2. Если объект движется со скоростью 5 м/с и имеет кинетическую энергию 100J, найдите масса.
Решение: Мы знаем, что KE = ½ mv2
100 = ½ x m x 5 x 5
100 = 25 м/2
m = 100×2/25 = 200/25 = 8 кг
Почему масса остается неизменной, а вес меняется на разных планетах?
Масса объекта — это мера его содержимого, а вес — это сила гравитации. И сила гравитации меняется на разных планетах.
Мы знаем, что на Земле g = 9,8 м/с 2
А на Луне g = 1,6 м/с 2
Поясним это на примере:
Пример:
1.
Вычислите вес объекта на Луне, который весит 50 кг на Земле.
ANS:
Здесь вес = масса x гравитационное ускорение
= M x G
= 50 кг x 1,6 м/с 2
= 80 кг м/с 2
. из этого примера, если ваш друг весит 50 кг на этой планете, он будет весить 80 кг на Луне!
Теперь рассчитайте свой вес на Луне.
Знаете ли вы?
Подобно тому, как большинство объектов на Земле или в земном гравитационном поле испытывают гравитационное притяжение и поэтому приобретают атрибут «веса»; есть какие-то особые обстоятельства, которые могут дать ощущение «невесомости».
Невесомость — это явление, при котором ощущение веса полностью или почти полностью отсутствует. Это также называется невесомостью, хотя более подходящим термином будет «нулевая перегрузка». Возникает при отсутствии контактных сил, действующих на объект, в том числе и на тело человека.
Вес, как мы понимаем, является мерой силы, действующей на покоящийся объект под действием гравитационного поля (например, для объектов на поверхности Земли). Это «ощущение веса» может возникнуть из-за контакта с опорными полами, сиденьями, кроватями, весами и т. д.
Ощущение веса также можно испытать, когда гравитационное поле равно нулю; в таких случаях объект находится под действием контактных сил, действующих на него. Эти силы помогают преодолеть инерцию тела (состояние покоя) за счет некоторого механического и негравитационного воздействия, такого как центробежная сила в центрифуге, на орбитальной космической станции или в ускоряющемся транспортном средстве.
Именно в этих обстоятельствах (когда сила гравитации равна нулю) говорят, что тело находится в «свободном падении».
Электрическим током называют упорядоченное движение носителей зарядов. В металлах таковыми являются электроны, отрицательно
заряженные частицы с зарядом, равным элементарному заряду. Направлением тока считают направление движения положительно заряженных частиц.
Силой тока (током) через некоторую поверхность S называют скалярную физическую величину, которую обозначают I, равную:
$$I=\frac{d q}{d t}$
(1)$
где q – заряд, проходящий сквозь поверхность S, t – время прохождения заряда. Выражение (1) определяет величину силы тока в
момент времени t (мгновенное значение величины силы тока). {2} d t}(3)$$
Если переменный ток можно представить как синусоидальный:
$$I=I_{m} \sin \omega t$$
то Im – амплитуда силы тока ($\omega$ – частота силы переменного тока).
Плотность тока
Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуют при помощи вектора плотности тока
($\bar{j}$). При этом:
$$j_{n}=j \cos \alpha=\frac{d I}{d S}(5)$$
где $\alpha$ – угол между векторами
$\bar{j}$ и
$\bar{n}$ (
$\bar{n}$ – нормаль к элементу поверхности dS),
jn – проекция вектора плотности тока на направление нормали ($\bar{n}$).
Сила тока в проводнике определяется при помощи формулы:
$$I=\int_{S} j d S(6)$$
где интегрирование в выражении (6) проводится по всему поперечному сечению проводника S
($\alpha \equiv 0$)
Для постоянного тока имеем:
$I = jS (7)$
Если рассматривать два проводника с сечениями S1 и S2 и постоянными токами, то выполняется соотношение:
$$\frac{j_{1}}{j_{2}}=\frac{S_{2}}{S_{1}}(8)$$
Сила тока в соединениях проводников
При последовательном соединении проводников сила тока в каждом из них одинакова:
$$I=I_{1}=I_{2}=\cdots=I_{i}(9)$$
При параллельном соединении проводников сила тока (I) вычисляется как сумма токов в каждом проводнике (Ii):
$$I=\sum_{i=1}^{n} I_{i}(10)$$
Закон Ома
Сила тока входит в один из основных законов постоянного тока – закон Ома (для участка цепи):
где $\varphi_{1}$ —
$\varphi_{2}$ – разность потенциалов на концах, рассматриваемого участка,
$\varepsilon$ — ЭДС источника, который входит в участок цепи, R – сопротивление участка цепи. {6}=(30-6)=24$ (Кл)
Ответ. q=24 Кл
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Пример
Задание. Плоский конденсатор составлен из двух квадратных пластин со стороной A,
находящихся на расстоянии dдруг от друга. Этот конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U.
Конденсатор погружают в сосуд с керосином (пластины конденсатора вертикальны) со скоростью v=const. Какова сила тока,
которая будет течь по подводящим проводам в описанном выше процессе. Считать, что диэлектрическая проницаемость керосина равна
$\varepsilon$.
Решение. Основой для решения задачи станет формул для вычисления силы тока вида:
$$I=\frac{d q}{d t}(2.1)$$
При погружении в керосин на глубину xописанной выше системы мы получаем два конденсатора, соединенных параллельно (над керосином и в керосине)
рис. {2}-A v t\right) \rightarrow C_{2}=\frac{\varepsilon \varepsilon_{0}(A v t)}{d}(2.4)$$
где $\varepsilon_{0}$ – электрическая постоянная, переменной величиной при погружении
системы в керосин является площадь обкладок S:
$$S_{2}=A \cdot v \cdot t ; S_{1}=A \cdot(A-v t)$$
Из выражений (2.4), (2.5) и условий задачи имеем:
$$d C=d C_{1}+d C_{2}=\frac{\varepsilon \varepsilon_{0} A v d t}{d}-\frac{\varepsilon_{0}}{d} A v d t(2.6)$$
Тогда подставив dC в формулу для силы тока (2.1) получаем:
$$I=U\left(\frac{\varepsilon \varepsilon_{0} A v}{d}-\frac{\varepsilon_{0}}{d} A v\right)=\frac{\varepsilon_{0} U A v}{d}(\varepsilon-1)$$
Ответ. $I=\frac{\varepsilon_{0} U A v}{d}(\varepsilon-1)$
Читать дальше: Формула силы.
Все формулы q. Формулы по физике для егэ. Параллельное соединение проводников
Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:
Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен, где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.
Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов, а также ответственная проработка итоговых тренировочных тестов , позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того, на что Вы способны.
Нашли ошибку?
Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на электронную почту (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.
Абсолютно необходимы для того, чтобы человек, решивший изучать эту науку, вооружившись ими, мог чувствовать себя в мире физики как рыба в воде. Без знания формул немыслимо решение задач по физике. Но все формулы запомнить практически невозможно и важно знать, особенно для юного ума, где найти ту или иную формулу и когда ее применить.
Расположение физических формул в специализированных учебниках распределяется обычно по соответствующим разделам среди текстовой информации, поэтому их поиск там может отнять довольно-таки много времени, а тем более, если они вдруг понадобятся Вам срочно!
Представленные ниже шпаргалки по физике содержат все основные формулы из курса физики , которые будут полезны учащимся школ и вузов.
Все формулы школьного курса по физике с сайта http://4ege. ru I. Кинематика скачать 1. Основные понятия 2. Законы сложения скоростей и ускорений 3. Нормальное и тангенциальное ускорения 4. Типы движений 4.1. Равномерное движение 4.1.1. Равномерное прямолинейное движение 4.1.2. Равномерное движение по окружности 4.2. Движение с постоянным ускорением 4.2.1. Равноускоренное движение 4.2.2. Равнозамедленное движение 4.3. Гармоническое движение II. Динамика скачать 1. Второй закон Ньютона 2. Теорема о движении центра масс 3. Третий закон Ньютона 4. Силы 5. Гравитационная сила 6. Силы, действующие через контакт III. Законы сохранения. Работа и мощность скачать 1. Импульс материальной точки 2. Импульс системы материальных точек 3. Теорема об изменении импульса материальной точки 4. Теорема об изменении импульса системы материальных точек 5. Закон сохранения импульса 6. Работа силы 7. Мощность 8. Механическая энергия 9. Теорема о механической энергии 10. Закон сохранения механической энергии 11. Диссипативные силы 12. Методы вычисления работы 13. Средняя по времени сила IV. Статика и гидростатика скачать 1. Условия равновесия 2. Вращающий момент 3. Неустойчивое равновесие, устойчивое равновесие, безразличное равновесие 4. Центр масс, центр тяжести 5. Сила гидростатического давления 6. Давлением жидкости 7. Давление в какой-либо точке жидкости 8, 9. Давление в однородной покоящейся жидкости 10. Архимедова сила V. Тепловые явления скачать 1. Уравнение Менделеева-Клапейрона 2. Закон Дальтона 3. Основное уравнение МКТ 4. Газовые законы 5. Первый закон термодинамики 6. Адиабатический процесс 7. КПД циклического процесса (теплового двигателя) 8. Насыщенный пар VI. Электростатика скачать 1. Закон Кулона 2. Принцип суперпозиции 3. Электрическое поле 3.1. Напряженность и потенциал электрического поля, созданного одним точечным зарядом Q 3. 2. Напряженность и потенциал электрического поля, созданного системой точечных зарядов Q1, Q2, … 3.3. Напряженность и потенциал электрического поля, созданного равномерно заряженным по поверхности шаром 3.4. Напряженность и потенциал однородного электрического поля, (созданного равномерно заряженной плоскотью или плоским конденсатором) 4. Потенциальная энергия системы электрических зарядов 5. Электроемкость 6. Свойства проводника в электрическом поле VII. Постоянный ток скачать 1. Упорядоченная скорость 2. Сила тока 3. Плотность тока 4. Закон Ома для участка цепи, не содержащего ЭДС 5. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС 6. Закон Ома для полной (замкнутой) цепи 7. Последовательное соединение проводников 8. Параллельное соединение проводников 9. Работа и мощность электрического тока 10. КПД электрической цепи 11. Условие выделения максимальной мощности на нагрузке 12. Закон Фарадея для электролиза VIII. Магнитные явления скачать 1. Магнитное поле 2. Движение зарядов в магнитном поле 3. Рамка с током в магнитном поле 4. Магнитные поля, создаваемые различными токами 5. Взаимодействие токов 6. Явление электромагнитной индукции 7. Явление самоиндукции IX. Колебания и волны скачать 1. Колебания, определения 2. Гармонические колебания 3. Простейшие колебательные системы 4. Волна X. Оптика скачать 1. Закон отражения 2. Закон преломления 3. Линза 4. Изображение 5. Возможные случаи расположения предмета 6. Интерференция 7. Дифракция
Большая шпаргалка по физике . Все формулы изложены в компактном виде с небольшими комментариями. Шпаргалка также содержит полезные константы и прочую информацию. Файл содержит следующие разделы физики:
Механика (кинематика, динамика и статика)
Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей
Термодинамика
Электрические и электромагнитные явления
Электродинамика. Постоянный ток
Электромагнетизм
Колебания и волны. Оптика. Акустика
Квантовая физика и теория относительности
Маленькая шпора по физике . Все самое необходимое для экзамена. Нарезка основных формул по физике на одной странице. Не очень эстетично, зато практично. 🙂
Кинематика
Путь при равномерном движении:
Перемещение S (расстояние по прямой между начальной и конечной точкой движения) обычно находится из геометрических соображений. Координата при равномерном прямолинейном движении изменяется по закону (аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей):
Средняя скорость пути:
Средняя скорость перемещения:
Выразив из формулы выше конечную скорость, получаем более распространённый вид предыдущей формулы, которая теперь выражает зависимость скорости от времени при равноускоренном движении:
Средняя скорость при равноускоренном движении:
Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении может быть рассчитано по нескольким формулам:
Координата при равноускоренном движении изменяется по закону:
Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:
Скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:
Время падения тела с высоты h без начальной скорости:
Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v 0 , время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):
Время падения тела при горизонтальном броске с высоты H может быть найдено по формуле:
Дальность полета тела при горизонтальном броске с высоты H :
Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту:
Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):
Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:
Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т. е. тело бросали, например, с земли на землю):
Определение периода вращения при равномерном движении по окружности:
Определение частоты вращения при равномерном движении по окружности:
Связь периода и частоты:
Линейная скорость при равномерном движении по окружности может быть найдена по формулам:
Угловая скорость вращения при равномерном движении по окружности:
Связь линейной и скорости и угловой скорости выражается формулой:
Связь угла поворота и пути при равномерном движении по окружности радиусом R (фактически, это просто формула для длины дуги из геометрии):
Центростремительное ускорение находится по одной из формул:
Динамика
Второй закон Ньютона:
Здесь: F — равнодействующая сила, которая равна сумме всех сил действующих на тело:
Второй закон Ньютона в проекциях на оси (именно такая форма записи чаще всего и применяется на практике):
Третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия):
Сила упругости:
Общий коэффициент жесткости параллельно соединённых пружин:
Общий коэффициент жесткости последовательно соединённых пружин:
Сила трения скольжения (или максимальное значение силы трения покоя):
Закон всемирного тяготения:
Если рассмотреть тело на поверхности планеты и ввести следующее обозначение:
Где: g — ускорение свободного падения на поверхности данной планеты, то получим следующую формулу для силы тяжести:
Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности планеты выражается формулой:
Скорость спутника на круговой орбите:
Первая космическая скорость:
Закон Кеплера для периодов обращения двух тел вращающихся вокруг одного притягивающего центра:
Статика
Момент силы определяется с помощью следующей формулы:
Условие при котором тело не будет вращаться:
Координата центра тяжести системы тел (аналогичные уравнения для остальных осей):
Гидростатика
Определение давления задаётся следующей формулой:
Давление, которое создает столб жидкости находится по формуле:
Но часто нужно учитывать еще и атмосферное давление, тогда формула для общего давления на некоторой глубине h в жидкости приобретает вид:
Идеальный гидравлический пресс:
Любой гидравлический пресс:
КПД для неидеального гидравлического пресса:
Сила Архимеда (выталкивающая сила, V — объем погруженной части тела):
Импульс
Импульс тела находится по следующей формуле:
Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):
Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):
Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:
Закон сохранения импульса. Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:
Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:
Работа, мощность, энергия
Механическая работа рассчитывается по следующей формуле:
Самая общая формула для мощности (если мощность переменная, то по следующей формуле рассчитывается средняя мощность):
Мгновенная механическая мощность:
Коэффициент полезного действия (КПД) может быть рассчитан и через мощности и через работы:
Потенциальная энергия тела поднятого на высоту:
Потенциальная энергия растянутой (или сжатой) пружины:
Полная механическая энергия:
Связь полной механической энергии тела или системы тел и работы внешних сил:
Закон сохранения механической энергии (далее – ЗСЭ). Как следует из предыдущей формулы, если внешние силы не совершают работы над телом (или системой тел), то его (их) общая полная механическая энергия остается постоянной, при этом энергия может перетекать из одного вида в другой (из кинетической в потенциальную или наоборот):
Молекулярная физика
Химическое количество вещества находится по одной из формул:
Масса одной молекулы вещества может быть найдена по следующей формуле:
Связь массы, плотности и объёма:
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:
Определение концентрации задаётся следующей формулой:
Для средней квадратичной скорости молекул имеется две формулы:
Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы:
Постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и универсальная газовая постоянная связаны следующим образом:
Следствия из основного уравнения МКТ:
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):
Газовые законы. Закон Бойля-Мариотта:
Закон Гей-Люссака:
Закон Шарля:
Универсальный газовый закон (Клапейрона):
Давление смеси газов (закон Дальтона):
Тепловое расширение тел. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:
Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:
Термодинамика
Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тела (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:
Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:
Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:
Фазовые превращения. При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:
При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:
При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:
Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):
Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:
Работа идеального газа:
Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p –V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:
Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:
Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):
Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q , изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A . Изохорный процесс (V = const):
Изобарный процесс (p = const):
Изотермический процесс (T = const):
Адиабатный процесс (Q = 0):
КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:
Где: Q 1 – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q 2 – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:
Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T 1 и холодильника T 2 , достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:
Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):
Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:
Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S :
Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L :
Высота столба жидкости в капилляре:
При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:
При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h
Электростатика
Электрический заряд может быть найден по формуле:
Линейная плотность заряда:
Поверхностная плотность заряда:
Объёмная плотность заряда:
Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):
Где: k — некоторый постоянный электростатический коэффициент, который определяется следующим образом:
Напряжённость электрического поля находится по формуле (хотя чаще эту формулу используют для нахождения силы действующей на заряд в данном электрическом поле):
Принцип суперпозиции для электрических полей (результирующее электрическое поле равно векторной сумме электрических полей составляющих его):
Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:
Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:
Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:
Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т. е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:
В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:
Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:
Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:
В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:
Определение потенциала задаётся выражением:
Потенциал, который создает точечный заряд или заряженная сфера:
Принцип суперпозиции для электрического потенциала (результирующий потенциал равен скалярной сумме потенциалов полей составляющих итоговое поле):
Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее:
Определение электрической ёмкости задаётся формулой:
Ёмкость плоского конденсатора:
Заряд конденсатора:
Напряжённость электрического поля внутри плоского конденсатора:
Сила притяжения пластин плоского конденсатора:
Энергия конденсатора (вообще говоря, это энергия электрического поля внутри конденсатора):
Объёмная плотность энергии электрического поля:
Электрический ток
Сила тока может быть найдена с помощью формулы:
Плотность тока:
Сопротивление проводника:
Зависимость сопротивления проводника от температуры задаётся следующей формулой:
Закон Ома (выражает зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления):
Закономерности последовательного соединения:
Закономерности параллельного соединения:
Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) определяется с помощью следующей формулы:
Закон Ома для полной цепи:
Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):
Сила тока короткого замыкания:
Работа электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Работа А электрического тока протекающего по проводнику обладающему сопротивлением преобразуется в теплоту Q выделяющуюся на проводнике:
Мощность электрического тока:
Энергобаланс замкнутой цепи
Полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:
Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:
Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R 1 и R 2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:
Мощность потерь или мощность внутри источника тока:
Полная мощность, развиваемая источником тока:
КПД источника тока:
Электролиз
Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q , прошедшему через электролит:
Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:
Где: n – валентность вещества, N A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:
Магнетизм
Сила Ампера , действующая на проводник с током помещённый в однородное магнитное поле, рассчитывается по формуле:
Момент сил действующих на рамку с током:
Сила Лоренца , действующая на заряженную частицу движущуюся в однородном магнитном поле, рассчитывается по формуле:
Радиус траектории полета заряженной частицы в магнитном поле:
Модуль индукции B магнитного поля прямолинейного проводника с током I на расстоянии R от него выражается соотношением:
Индукция поля в центре витка с током радиусом R :
Внутри соленоида длиной l и с количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией:
Магнитная проницаемость вещества выражается следующим образом:
Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину заданную формулой:
ЭДС индукции рассчитывается по формуле:
При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v также возникает ЭДС индукции (проводник движется в направлении перпендикулярном самому себе):
Максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S , вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В :
Индуктивность катушки:
Где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:
Связь индуктивности катушки, силы тока протекающего через неё и собственного магнитного потока пронизывающего её, задаётся формулой:
ЭДС самоиндукции возникающая в катушке:
Энергия катушки (вообще говоря, это энергия магнитного поля внутри катушки):
Объемная плотность энергии магнитного поля:
Колебания
Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω 0:
Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний и имеет вид:
Период колебаний вычисляется по формуле:
Частота колебаний:
Циклическая частота колебаний:
Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:
Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:
Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:
Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:
Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:
Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:
Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:
Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:
Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:
Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:
Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:
Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:
Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:
Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин следующим образом. Действующее значение силы тока:
Действующее значение напряжения:
Мощность в цепи переменного тока:
Трансформатор
Если напряжение на входе в трансформатор равно U 1 , а на выходе U 2 , при этом число витков в первичной обмотке равно n 1 , а во вторичной n 2 , то выполняется следующее соотношение:
Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:
Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):
В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:
Волны
Длина волны может быть рассчитана по формуле:
Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l :
Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в некоторой среде:
Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в вакууме постоянна и равна с = 3∙10 8 м/с, она также может быть вычислена по формуле:
Скорости электромагнитной волны (в т.ч. света) в среде и в вакууме также связаны между собой формулой:
При этом показатель преломления некоторого вещества можно рассчитать используя формулу:
Оптика
Оптическая длина пути определяется формулой:
Оптическая разность хода двух лучей:
Условие интерференционного максимума:
Условие интерференционного минимума:
Закон преломления света на границе двух прозрачных сред:
Постоянную величину n 21 называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Если n 1 > n 2 , то возможно явление полного внутреннего отражения, при этом:
Линейным увеличением линзы Γ называют отношение линейных размеров изображения и предмета:
Атомная и ядерная физика
Энергия кванта электромагнитной волны (в т.ч. света) или, другими словами, энергия фотона вычисляется по формуле:
Импульс фотона:
Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (ЗСЭ):
Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов при фотоэффекте может быть выражена через величину задерживающего напряжение U з и элементарный заряд е :
Существует граничная частота или длинна волны света (называемая красной границей фотоэффекта) такая, что свет с меньшей частотой или большей длиной волны не может вызвать фотоэффект. Эти значения связаны с величиной работы выхода следующим соотношением:
Второй постулат Бора или правило частот (ЗСЭ):
В атоме водорода выполняются следующие соотношения, связывающие радиус траектории вращающегося вокруг ядра электрона, его скорость и энергию на первой орбите с аналогичными характеристиками на остальных орбитах:
На любой орбите в атоме водорода кинетическая (К ) и потенциальная (П ) энергии электрона связаны с полной энергией (Е ) следующими формулами:
Общее число нуклонов в ядре равно сумме числа протонов и нейтронов:
Дефект массы:
Энергия связи ядра выраженная в единицах СИ:
Энергия связи ядра выраженная в МэВ (где масса берется в атомных единицах):
Закон радиоактивного распада:
Ядерные реакции
Для произвольной ядерной реакции описывающейся формулой вида:
Выполняются следующие условия:
Энергетический выход такой ядерной реакции при этом равен:
Основы специальной теории относительности (СТО)
Релятивистское сокращение длины:
Релятивистское удлинение времени события:
Релятивистский закон сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения:
Релятивистский закон сложения скоростей. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:
Энергия покоя тела:
Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:
Полная энергия тела:
Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:
Релятивистское увеличение массы:
Кинетическая энергия тела, движущегося с релятивистской скоростью:
Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:
Равномерное движение по окружности
В качестве дополнения, в таблице ниже приводим всевозможные взаимосвязи между характеристиками тела равномерно вращающегося по окружности (T – период, N – количество оборотов, v – частота, R – радиус окружности, ω – угловая скорость, φ – угол поворота (в радианах), υ – линейная скорость тела, a n – центростремительное ускорение, L – длина дуги окружности, t – время):
Расширенная PDF версия документа «Все главные формулы по школьной физике»:
Назад
Вперёд
Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?
Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:
Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен, где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.
Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов, а также ответственная проработка итоговых тренировочных тестов , позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того, на что Вы способны.
Нашли ошибку?
Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на электронную почту (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.
Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ
Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ
И не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам). Для начала картинка, которую можно распечатать в компактном виде.
И не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам). Для начала картинка, которую можно распечатать в компактном виде.
Шпаргалка с формулами по физике для ЕГЭ и не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам).
и не только (может понадобиться 7, 8, 9, 10 и 11 классам).
А потом вордовский файл , который содержит все формулы чтобы их распечатать, которые находятся внизу статьи.
Энергия заряженного конденсатора W=qU/2=q²/2С=CU²/2
Сила тока I=q/t
Сопротивление проводника R=ρ∙ℓ/S
Закон Ома для участка цепи I=U/R
Законы послед. соединения I 1 =I 2 =I, U 1 +U 2 =U, R 1 +R 2 =R
Законы паралл. соед. U 1 =U 2 =U, I 1 +I 2 =I, 1/R 1 +1/R 2 =1/R
Мощность электрического тока P=I∙U
Закон Джоуля-Ленца Q=I 2 Rt
Закон Ома для полной цепи I=ε/(R+r)
Ток короткого замыкания (R=0) I=ε/r
Вектор магнитной индукции B=Fmax/ℓ∙I
Сила Ампера Fa=IBℓsin α
Сила Лоренца Fл=Bqυsin α
Магнитный поток Ф=BSсos α Ф=LI
Закон электромагнитной индукции Ei=ΔФ/Δt
ЭДС индукции в движ проводнике Ei=Вℓυ sinα
ЭДС самоиндукции Esi=-L∙ΔI/Δt
Энергия магнитного поля катушки Wм=LI 2 /2
Период колебаний кол. контура T=2π ∙√LC
Индуктивное сопротивление X L =ωL=2πLν
Емкостное сопротивление Xc=1/ωC
Действующее значение силы тока Iд=Imax/√2,
Действующее значение напряжения Uд=Umax/√2
Полное сопротивление Z=√(Xc-X L) 2 +R 2
Оптика
Закон преломления света n 21 =n 2 /n 1 = υ 1 / υ 2
Показатель преломления n 21 =sin α/sin γ
Формула тонкой линзы 1/F=1/d + 1/f
Оптическая сила линзы D=1/F
max интерференции: Δd=kλ,
min интерференции: Δd=(2k+1)λ/2
Диф.решетка d∙sin φ=k λ
Квантовая физика
Ф-ла Эйнштейна для фотоэффекта hν=Aвых+Ek, Ek=U з е
Красная граница фотоэффекта ν к = Aвых/h
Импульс фотона P=mc=h/ λ=Е/с
Физика атомного ядра
Закон радиоактивного распада N=N 0 ∙2 — t / T
Энергия связи атомных ядер
E CB =(Zm p +Nm n -Mя)∙c 2
СТО
t=t 1 /√1-υ 2 /c 2
ℓ=ℓ 0 ∙√1-υ 2 /c 2
υ 2 =(υ 1 +υ)/1+ υ 1 ∙υ/c 2
Е = mс 2
Сессия приближается, и пора нам переходить от теории к практике. На выходных мы сели и подумали о том, что многим студентам было бы неплохо иметь под рукой подборку основных физических формул. Сухие формулы с объяснением: кратко, лаконично, ничего лишнего. Очень полезная штука при решении задач, знаете ли. Да и на экзамене, когда из головы может «выскочить» именно то, что накануне было жесточайше вызубрено, такая подборка сослужит отличную службу.
Больше всего задач обычно задают по трем самым популярным разделам физики. Это механика , термодинамика и молекулярная физика , электричество . Их и возьмем!
Основные формулы по физике динамика, кинематика, статика
Начнем с самого простого. Старое-доброе любимое прямолинейное и равномерное движение.
Формулы кинематики:
Конечно, не будем забывать про движение по кругу, и затем перейдем к динамике и законам Ньютона.
После динамики самое время рассмотреть условия равновесия тел и жидкостей, т.е. статику и гидростатику
Теперь приведем основные формулы по теме «Работа и энергия». Куда же нам без них!
Основные формулы молекулярной физики и термодинамики
Закончим раздел механики формулами по колебаниям и волнам и перейдем к молекулярной физике и термодинамике.
Коэффициент полезного действия, закон Гей-Люссака, уравнение Клапейрона-Менделеева — все эти милые сердцу формулы собраны ниже.
Кстати!
Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы .
Основные формулы по физике: электричество
Пора переходить к электричеству, хоть его и любят меньше термодинамики. Начинаем с электростатики.
И, под барабанную дробь, заканчиваем формулами для закона Ома, электромагнитной индукции и электромагнитных колебаний.
На этом все. Конечно, можно было бы привести еще целую гору формул, но это ни к чему. Когда формул становится слишком много, можно легко запутаться, а там и вовсе расплавить мозг. Надеемся, наша шпаргалка основных формул по физике поможет решать любимые задачи быстрее и эффективнее. А если хотите уточнить что-то или не нашли нужной формулы: спросите у экспертов студенческого сервиса . Наши авторы держат в голове сотни формул и щелкают задачи, как орешки. Обращайтесь, и вскоре любая задача будет вам «по зубам».
Справочные материалы по физике
введение физические величины библиотека ресурсы
[пространство и время
]
[периодические и связанные с ними явления
]
[механика
]
[теплота
]
[электричество и магнетизм
]
[оптика
]
[акустика
]
[физическая химия и молекулярная физика
]
[атомная и ядерная физика
]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Электрические и магнитные единицы СИ следует образовывать в соответствии с
рационализованной формой уравнений электромагнитного поля.
Количество электричества (электрический заряд) Q — величина, равная произведению силы тока I
на время t, в течение которого шел ток:
Q = I t;
dim Q = T I, единица — кулон (С; Кл). Кулон равен количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника при токе
силой 1 А за время 1 с.
Пространственная плотность электрического заряда ρ — величина, равная отношению
заряда dQ, находящегося в элементе пространства, к объему dV этого элемента:
ρ = dQ / dV;
dim ρ = L-3 T I, единица — кулон на кубический метр (С/m3; Кл/м3). Кулон на кубический метр равен пространственной плотности электрического заряда, при которой в
объеме 1 м3 равномерно распределен заряд 1 Кл.
Поверхностная плотность электрического заряда σ — величина, равная отношению заряда dQ,
находящегося на элементе поверхности, к площади dS этого элемента:
σ = dQ / dS;
dim σ = L-2 T I, единица — кулон на квадратный метр (С/m2; Кл/м2). Кулон на квадратный метр равен поверхностной плотности электрического заряда, при которой заряд,
равномерно распределенный по поверхности площадью 1 м2 равен 1 Кл.
Линейная плотность электрического заряда τ — величина, равная отношению заряда dQ,
находящегося на элементе линии, к длине dl этого элемента:
τ = dQ / dl;
dim τ = L-1 T I, единица — кулон на метр (С/m; Кл/м). Кулон на метр равен линейной плотности электрического заряда, при которой заряд, равномерно
распределенный по линии длиной 1 м, равен 1 Кл.
Электрическое напряжение U — величина, равная отношению мощности P постоянного
тока к силе тока I:
U = P / I;
dim U = L2 M T-3 I-1, единица — вольт (V; В). Вольт равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток
силой 1 А при мощности 1 Вт.
Примечание. В вольтах выражаются также электрический потенциал и разность потенциалов
электрического поля, электродвижущая сила.
Напряженность электрического поля E — векторная величина, равная отношению силы dF,
действующей на положительный заряд dQ, помещенный в некоторую точку электрического поля,
к этому заряду:
E = dF / dQ;
dim E = L M T-3 I-1, единица — вольт на метр (V/m; В/м). Вольт на метр равен напряженности однородного электрического поля, создаваемой разностью
потенциалов 1 В между точками, находящимися на расстоянии 1 м на линии напряженности поля.
Поток электрического смещения Ψ сквозь замкнутую поверхность — величина, равная
алгебраической сумме электрических зарядов, содержащихся во внутреннем пространстве этой поверхности:
Ψ =
n Σ i=1
Qi ;
dim Ψ = Т I, единица — кулон (С; Кл). Кулон равен потоку электрического смещения, связанному с суммарным свободным зарядом 1 Кл.
Электрическое смещение D — величина, равная отношению потока электрического смещения dΨ
к площади dS элемента поверхности, через которую этот поток проходит:
D = dΨ / dS;
dim D = L-2 T I, единица — кулон на квадратный метр (C/m2; Кл/м2). Кулон на квадратный метр равен электрическому смещению, при котором поток электрического
смещения сквозь поперечное сечение площадью 1 м2 равен 1 Кл.
Абсолютная диэлектрическая проницаемость ε0, ε среды является
коэффициентом пропорциональности в формуле, связывающей между собой смещение и напряженность
электрического поля:
D = ε0E;
dim ε0 = L-2 M-2 T4 I2, единица — фарад на метр (F/m, Ф/м). Фарад на метр равен абсолютной диэлектрической проницаемости среды, в которой напряженность
электрического поля 1 В/м создает электрическое смещение 1 Кл/м2.
Примечание. В фарадах на метр выражается также электрическая постоянная ε0.
* Запасное обозначение (ε) обязательно в технической документации и литературе,
специально предназначенной для отправки за границу.
Электрический момент диполя ρ — векторная величина, равная произведению
заряда Q диполя на его плечо:
Ρ = Q L
dim &rho = LTI, единица — кулон-метр (С.m; Кл.м). Кулон-метр равен электрическому моменту диполя, заряды которого, равные каждый 1 Кл,
расположены на расстоянии 1 м один от другого.
Плотность электрического тока / — величина, равная отношению силы тока dl к площади dS поперечного се-чения:
/ = dlldS\
dim /==L-4, единица — ампер на квадратный метр (А/т^ А/м^). и длине 1 м имеет электрическую прово-димость, равную 1 См.
Напряженность магнитного поля // — величина, ха-рактеризующая магнитное поле. Размерность и единица ее могут быть определены по формуле напряженности поля в центре длинного соленоида:
dim //==L~’1, единица — ампер на метр (А/т; А/м).
Ампер на метр равен напряженности магнитного поля в центре длинного соленоида с равномерно распре-деленной обмоткой, по которой проходит ток силой l//i А, где п — число витков на участке соленоида длиной 1 м.
Магнитодвижущая сила Fm — величина, характеризу-ющая намагничивающее действие электрического тока и равная циркуляции напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура:
dim Fm=l, единица — ампер (А; А).
Ампер равен магнитодвижущей силе вдоль замкну-того контура, сцепленного с контуром постоянного тока силой 1 А.
Примечание. В амперах выражается также раз-ность магнитных потенциалов.
Магнитный поток. Единица и размерность магнитно-го потока Ф определяются по формуле
0=Ф/^ где Q — количество электричества, проходящего в замк-
нутом контуре при изменении до нуля магнитного потока Ф, сцепленного с этим контуром.
7.3: Электрический потенциал и разность потенциалов
Последнее обновление
Сохранить как PDF
Идентификатор страницы
4387
OpenStax
OpenStax
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Определять электрический потенциал, напряжение и разность потенциалов
Дайте определение электрон-вольту
Расчет электрического потенциала и разности потенциалов по потенциальной энергии и электрическому полю
Опишите системы, в которых электрон-вольт является полезной единицей
Применить сохранение энергии к электрическим системам
Напомним, что ранее мы определили электрическое поле как величину, не зависящую от пробного заряда в данной системе, что, тем не менее, позволило бы нам вычислить силу, действующую на произвольный пробный заряд. (Предположение по умолчанию в отсутствие другой информации состоит в том, что пробный заряд положительный.) Мы кратко определили поле для гравитации, но гравитация всегда притягивает, тогда как электрическая сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей. Поэтому, хотя потенциальной энергии вполне достаточно в гравитационной системе, удобно определить величину, позволяющую вычислить работу над зарядом, не зависящим от величины заряда. Прямой расчет работы может быть затруднен, поскольку \(W = \vec{F} \cdot \vec{d}\), а направление и величина \(\vec{F}\) могут быть сложными для нескольких зарядов, для объекты необычной формы и по произвольным траекториям. Но мы знаем, что, поскольку \(\vec{F}\), работа и, следовательно, \(\Delta U\) пропорциональна испытательному заряду \(q\). Чтобы иметь физическую величину, независимую от пробного заряда, мы определяем электрический потенциал \(В\) (или просто потенциал, поскольку понимается электрический) быть потенциальной энергией на единицу заряда:
Электрический потенциал
Электрическая потенциальная энергия на единицу заряда равна
\[V = \dfrac{U}{q}. \label{eq-1}\]
Поскольку U пропорционально q , зависимость от q отменяется. Таким образом, V не зависит от q . Изменение потенциальной энергии \(\Delta U\) имеет решающее значение, поэтому нас интересует разность потенциалов или разность потенциалов \(\Delta V\) между двумя точками, где
Разность электрических потенциалов
Разность электрических потенциалов между точками A и B , \(V_B — V_A\) определяется как изменение потенциальной энергии заряда q , перемещенного от A к B , разделить на стоимость. Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.
\[1 \, V = 1 \, J/C \label{eq0}\]
Знакомый термин напряжение — это общее название разности электрических потенциалов. Имейте в виду, что всякий раз, когда указывается напряжение, подразумевается разность потенциалов между двумя точками. Например, у каждой батареи есть две клеммы, а ее напряжение — это разность потенциалов между ними. Более того, точка, которую вы выбираете как ноль вольт, является произвольной. Это аналогично тому факту, что гравитационная потенциальная энергия имеет произвольный нуль, например, уровень моря или, возможно, пол лекционного зала. Стоит подчеркнуть различие между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией.
Разность потенциалов и электрическая потенциальная энергия
Отношение между разностью потенциалов (или напряжением) и электрической потенциальной энергией определяется выражением
\[\Delta V = \dfrac{\Delta U}{q} \label{eq1}\]
или
\[ \Delta U = q \Delta V. \label{eq2}\]
Напряжение не равно энергии. Напряжение – это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), но один из них хранит гораздо больше энергии, чем другой, потому что \(\Delta U = q\Delta V\) . Автомобильный аккумулятор может передавать больше заряда, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба являются аккумуляторами на 12 В.
Пример \(\PageIndex{1}\): расчет энергии
У вас есть мотоциклетная батарея на 12,0 В, которая может заряжать 5000 Кл, и автомобильная батарея на 12,0 В, которая может заряжать 60 000 Кл. Сколько энергии дает каждый? (Предположим, что числовое значение каждого заряда соответствует трем значащим цифрам.)
Стратегия
Если мы говорим, что у нас есть батарея на 12,0 В, это означает, что ее клеммы имеют разность потенциалов 12,0 В. Когда такая батарея перемещает заряд, она проводит заряд через разность потенциалов 12,0 В, и заряду сообщается изменение потенциальной энергии, равное \(\Delta U = q\Delta V\). Чтобы найти выходную энергию, мы умножаем перемещенный заряд на разность потенциалов. 95 \, J. \nonumber\]
Значение
Напряжение и энергия связаны, но это не одно и то же. Напряжения батарей идентичны, но энергия, выдаваемая каждой из них, совершенно разная. Автомобильный аккумулятор имеет гораздо больший двигатель для запуска, чем мотоцикл. Обратите также внимание на то, что по мере разрядки аккумулятора часть его энергии расходуется внутри, и напряжение на его клеммах падает, например, когда фары тускнеют из-за разряженного автомобильного аккумулятора. Энергия, поставляемая батареей, по-прежнему рассчитывается, как в этом примере, но не вся энергия доступна для внешнего использования.
Упражнение \(\PageIndex{1}\)
Сколько энергии имеет батарея AAA 1,5 В, которая может двигаться на 100 C?
Ответить
\(\Дельта U = q\Дельта V = (100 \, С)(1,5 \, В) = 150 \, Дж \)
Обратите внимание, что энергии, рассчитанные в предыдущем примере, являются абсолютными значениями. Изменение потенциальной энергии для батареи отрицательно, так как она теряет энергию. Эти батареи, как и многие электрические системы, на самом деле перемещают отрицательный заряд, в частности электроны. Батареи отталкивают электроны от своих отрицательных клемм ( A ) через любую задействованную схему и притяните их к их положительным клеммам ( B ), как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\). Изменение потенциала равно \(\Delta V = V_B — V_A = +12 \, V\), а заряд q отрицателен, так что \(\Delta U = q \Delta V\) отрицательна, что означает потенциальная энергия батареи уменьшилась, когда q переместилось с A на B .
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Аккумулятор перемещает отрицательный заряд от отрицательной клеммы через фару к положительной клемме. Соответствующие комбинации химических веществ в батарее разделяют заряды так, что на отрицательной клемме появляется избыток отрицательного заряда, который отталкивается ею и притягивается к избыточному положительному заряду на другой клемме. С точки зрения потенциала, положительная клемма находится под более высоким напряжением, чем отрицательная клемма. Внутри батареи движутся как положительные, так и отрицательные заряды.
Пример \(\PageIndex{2}\): Сколько электронов проходит через фару каждую секунду?
Когда автомобильный аккумулятор на 12,0 В питает одну фару мощностью 30,0 Вт, сколько электронов проходит через него каждую секунду?
Стратегия
Чтобы найти количество электронов, мы должны сначала найти заряд, который перемещается за 1,00 с. Перемещенный заряд связан с напряжением и энергией через уравнения \(\Delta U = q \Delta V\). Лампа мощностью 30,0 Вт потребляет 30,0 Дж в секунду. Поскольку батарея теряет энергию, мы имеем \(\Delta U = — 30 \, Дж\) и, поскольку электроны движутся от отрицательной клеммы к положительной, мы видим, что \(\Delta V = +12,0 \, V \).
Решение
Чтобы найти перемещенный заряд q , решаем уравнение \(\Delta U = q\Delta V\):
\[q = \dfrac{\Delta U}{\Delta V }.\]
Вводя значения для \(\Delta U\) и \(\Delta V\), получаем
\[q = \dfrac{-30. {-19{19} \, электроны.\]
Значение
Это очень большое число. Неудивительно, что мы обычно не наблюдаем отдельных электронов, когда их так много в обычных системах. Фактически, электричество использовалось в течение многих десятилетий, прежде чем было установлено, что движущиеся заряды во многих случаях были отрицательными. Положительный заряд, движущийся в направлении, противоположном направлению отрицательного заряда, часто производит идентичные эффекты; это затрудняет определение того, что движется или движутся ли оба. 9{19} \, электроны\)
Электрон-Вольт
Энергия одного электрона в макроскопических ситуациях, как в предыдущем примере, очень мала — крошечная доля джоуля. Но в субмикроскопическом масштабе такая энергия, приходящаяся на одну частицу (электрон, протон или ион), может иметь большое значение. Например, даже крошечной доли джоуля может быть достаточно для того, чтобы эти частицы разрушили органические молекулы и нанесли вред живым тканям. Частица может нанести ущерб при прямом столкновении или создать вредное рентгеновское излучение, которое также может нанести ущерб. Полезно иметь единицу энергии, связанную с субмикроскопическими эффектами.
На рисунке \(\PageIndex{2}\) показана ситуация, связанная с определением такой единицы энергии. Электрон ускоряется между двумя заряженными металлическими пластинами, как в телевизионной трубке старой модели или в осциллографе. Электрон приобретает кинетическую энергию, которая затем преобразуется в другую форму — например, в свет в телевизионной трубке. (Обратите внимание, что с точки зрения энергии «вниз» для электрона «вверх» для положительного заряда.) Поскольку энергия связана с напряжением соотношением \(\Delta U = q\Delta V\), мы можем думать о джоуле как кулон-вольт.
Рисунок \(\PageIndex{2}\): Типичная электронная пушка ускоряет электроны, используя разность потенциалов между двумя разделенными металлическими пластинами. По закону сохранения энергии кинетическая энергия должна равняться изменению потенциальной энергии, поэтому \(KE = qV\). Энергия электрона в электрон-вольтах численно равна напряжению между пластинами. Например, разность потенциалов в 5000 В производит электроны с энергией 5000 эВ. Концептуальная конструкция, а именно две параллельные пластины с отверстием в одной, показана на (а), а реальная электронная пушка показана на (б). 9{-19} \, J.\]
Электрон, ускоренный разностью потенциалов в 1 В, получает энергию 1 эВ. Отсюда следует, что электрон, ускоренный через 50 В, приобретает 50 эВ. Разность потенциалов 100 000 В (100 кВ) дает электрону энергию 100 000 эВ (100 кэВ) и так далее. Точно так же ион с двойным положительным зарядом, ускоренный до 100 В, получает 200 эВ энергии. Эти простые соотношения между ускоряющим напряжением и зарядами частиц делают электрон-вольт простой и удобной единицей энергии в таких обстоятельствах.
Электрон-вольт обычно используется в субмикроскопических процессах — химические валентные энергии, молекулярные и ядерные энергии связи входят в число величин, часто выражаемых в электрон-вольтах. Например, для разрушения некоторых органических молекул требуется около 5 эВ энергии. Если протон ускорить из состояния покоя через разность потенциалов 30 кВ, он приобретает энергию 30 кэВ (30 000 эВ) и может разорвать до 6000 таких молекул \((30 000 \, эВ \, : \, 5 \, эВ \, на \, молекула = 6000 \, молекул)\). Энергия ядерного распада составляет порядка 1 МэВ (1 000 000 эВ) на событие и, таким образом, может привести к значительным биологическим повреждениям.
Сохранение энергии
Полная энергия системы сохраняется, если нет чистого прибавления (или вычитания) за счет работы или теплопередачи. Для консервативных сил, таких как электростатическая сила, закон сохранения энергии утверждает, что механическая энергия является константой.
Механическая энергия представляет собой сумму кинетической энергии и потенциальной энергии системы; то есть \(K + U = константа\). Потеря U для заряженной частицы становится увеличением ее K . Сохранение энергии выражается в форме уравнения как
\[K + U = константа\] или \[K_i + U_i = K_f + U_f\]
, где i и f обозначают начальные и конечные условия. Как мы уже много раз убеждались, рассмотрение энергии может дать нам понимание и облегчить решение проблем.
Пример \(\PageIndex{3}\): преобразование электрической потенциальной энергии в кинетическую
Рассчитайте конечную скорость свободного электрона, ускоренного из состояния покоя при разности потенциалов 100 В. (Предположим, что это численное значение с точностью до три значащие цифры.) 96 \, м/с.\]
Значимость
Обратите внимание, что и заряд, и начальное напряжение отрицательны, как на рисунке \(\PageIndex{2}\). Из обсуждения электрического заряда и электрического поля мы знаем, что электростатические силы, действующие на малые частицы, обычно очень велики по сравнению с силой гравитации. Большая конечная скорость подтверждает, что гравитационной силой здесь действительно можно пренебречь. Большая скорость также указывает на то, насколько легко ускорять электроны при малых напряжениях из-за их очень малой массы. Напряжения, намного превышающие 100 В в этой задаче, обычно используются в электронных пушках. Эти более высокие напряжения создают настолько большие скорости электронов, что необходимо учитывать эффекты специальной теории относительности, которые будут обсуждаться в другом месте. Вот почему мы рассматриваем низкое напряжение (точно) в этом примере.
Упражнение \(\PageIndex{3}\)
Как изменится этот пример с позитроном? Позитрон идентичен электрону, за исключением того, что заряд положительный.
Ответить
Он будет двигаться в противоположном направлении, что не повлияет на представленные расчеты.
Напряжение и электрическое поле
До сих пор мы исследовали взаимосвязь между напряжением и энергией. Теперь мы хотим исследовать взаимосвязь между напряжением и электрическим полем. 2 } \шляпа{г}\). Когда мы вычисляем интеграл 92} dr = \dfrac{kq}{r} — \dfrac{kq}{\infty} = \dfrac{kq}{r}.\]
Этот результат,
\[V_r = \dfrac{kq} {r}\]
— стандартная форма потенциала точечного заряда. Это будет рассмотрено далее в следующем разделе.
Чтобы исследовать другой интересный частный случай, предположим, что однородное электрическое поле \(\vec{E}\) создается путем помещения разности потенциалов (или напряжения) \(\Delta V\) на две параллельные металлические пластины, обозначенные A и B (рис. \(\PageIndex{3}\)). Изучение этой ситуации подскажет нам, какое напряжение необходимо для создания определенной напряженности электрического поля. Это также раскроет более фундаментальную связь между электрическим потенциалом и электрическим полем.
Рисунок \(\PageIndex{3}\): Соотношение между V и E для параллельных проводящих пластин равно \(E = V/d\). (Обратите внимание, что \(\Delta V = V_{AB}\) по величине. Для заряда, который перемещается с пластины A с более высоким потенциалом на пластину B с более низким потенциалом, необходимо включить знак минус следующим образом. : \(- \Delta V = V_A — V_B = V_{AB}\).)
С точки зрения физики, либо \(\Delta V\), либо \(\vec{E}\) можно использовать для описать любое взаимодействие между зарядами. Однако \(\Delta V\) является скалярной величиной и не имеет направления, тогда как \(\vec{E}\) является векторной величиной, имеющей как величину, так и направление. (Обратите внимание, что величина электрического поля, скалярная величина, представлена E .) Соотношение между \(\Delta V\) и \(\vec{E}\) выявляется путем расчета работы, совершаемой электрической силой при перемещении заряда из точки A в точку B . Но, как отмечалось ранее, произвольное распределение заряда требует исчисления. Поэтому мы рассматриваем однородное электрическое поле как интересный частный случай.
Работа, совершаемая электрическим полем на рисунке \(\PageIndex{3}\) для перемещения положительного заряда q от A положительной пластины с более высоким потенциалом к B , отрицательная пластина, более низкий потенциал, равна
Работа равна \(W = \vec{F} \cdot \vec{d} = Fd \, cos \, \theta\): здесь \(cos \, \theta = 1\), так как путь параллелен полю. Таким образом, \(W = Fd\). Поскольку \(F = qE\), мы видим, что \(W = qEd\).
Подстановка этого выражения для работы в предыдущее уравнение дает
\[qEd = qV_{AB}.\]
Заряд аннулируется, поэтому мы получаем для напряжения между точками A и B .
Только в однородном E-поле: \[V_{AB} = Ed\] \[E = \dfrac{V_{AB}}{d}\], где d — расстояние от A до B или расстояние между пластинами на рисунке \(\PageIndex{3}\). Обратите внимание, что это уравнение подразумевает, что единицами измерения электрического поля являются вольты на метр. Мы уже знаем, что единицами измерения электрического поля являются ньютоны на кулон; таким образом, справедливо следующее соотношение между единицами: 9B \vec{E} \cdot d\vec{l}.\]
В качестве демонстрации из этого мы можем вычислить разность потенциалов между двумя точками ( A и B ), равноудаленными от точечного заряда q в начале координат, как показано на рисунке \(\PageIndex{4}\).
Рисунок \(\PageIndex{4}\): Дуга для расчета разности потенциалов между двумя точками, равноудаленными от точечного заряда в начале координат.
Для этого проинтегрируем дугу окружности постоянного радиуса r между 96 В/м\). Выше этого значения поле создает в воздухе достаточную ионизацию, чтобы сделать воздух проводником. Это позволяет разряду или искре, которая уменьшает поле. Чему тогда равно максимальное напряжение между двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными 2,5 см сухого воздуха?
Стратегия
Заданы максимальное электрическое поле E между пластинами и расстояние d между ними. Мы можем использовать уравнение \(V_{AB} = Ed\) для расчета максимального напряжения. 94 \, V\] или \[V_{AB} = 75 \, кВ.\]
(Ответ приведен только до двух цифр, так как максимальная напряженность поля является приблизительной.)
Значение
Один Одним из следствий этого результата является то, что требуется около 75 кВ, чтобы искра перескочила через зазор в 2,5 см (1 дюйм), или 150 кВ для 5-сантиметровой искры. Это ограничивает напряжения, которые могут существовать между проводниками, например, на линии электропередачи. Меньшее напряжение может вызвать искру, если на поверхности есть шипы, поскольку острые точки имеют большую напряженность поля, чем гладкие поверхности. Влажный воздух разрушается при более низкой напряженности поля, а это означает, что меньшее напряжение вызовет скачок искры во влажном воздухе. Наибольшее напряжение может создаваться статическим электричеством в сухие дни (Рисунок \(\PageIndex{5}\)).
Рисунок \(\PageIndex{5}\): Искровая камера используется для отслеживания путей высокоэнергетических частиц. Ионизация, создаваемая частицами при их прохождении через газ между пластинами, позволяет проскакивать искре. Искры располагаются перпендикулярно пластинам, следуя линиям электрического поля между ними. Разность потенциалов между соседними пластинами недостаточно высока, чтобы вызвать искры без ионизации, создаваемой частицами в экспериментах на ускорителях (или космическими лучами). Эта форма детектора в настоящее время устарела и больше не используется, кроме как в демонстрационных целях. (кредит b: модификация работы Джека Коллинза)
Пример \(\PageIndex{1B}\): поле и сила внутри электронной пушки
Электронная пушка (рис. \(\PageIndex{2}\)) имеет параллельные пластины, разделенные расстоянием 4,00 см, и дает электронам энергию 25,0 кэВ. . а) Чему равна напряженность электрического поля между пластинами? б) С какой силой это поле будет действовать на кусок пластика с зарядом \(0,500 мкКл\), который попадет между пластинами?
Стратегия
Поскольку напряжение и расстояние между пластинами заданы, напряженность электрического поля можно рассчитать непосредственно из выражения \(E = \frac{V_{AB}}{d}\). Зная напряженность электрического поля, мы можем найти силу, действующую на заряд, используя \(\vec{F} = q\vec{E}\). Поскольку электрическое поле имеет только одно направление, мы можем записать это уравнение в терминах величин \(F = qE\). 95 В/м) = 0,313 \, Н.\]
Значение Обратите внимание, что единицами измерения являются ньютоны, поскольку \(1 \, В/м = 1 \, Н/Кл\). Поскольку электрическое поле между пластинами однородно, сила, действующая на заряд, одинакова независимо от того, где находится заряд между пластинами.
Пример \(\PageIndex{4C}\): расчет потенциала точечного заряда ) расстояние \(a = 4,0 \, см\) от 92} \hat{r} \cdot r\hat{\varphi}d\varphi\), но \(\hat{r} \cdot \hat{\varphi} = 0\) и, следовательно, \(\Delta V = 0\). Складывая две части вместе, мы получаем 300 В.
Значение
Мы продемонстрировали использование интегральной формы разности потенциалов для получения числового результата. Обратите внимание, что в этой конкретной системе мы могли бы также использовать формулу для потенциала, обусловленного точечным зарядом в двух точках, и просто взять разницу.
Упражнение \(\PageIndex{4}\)
Как из примеров зависит энергия удара молнии в зависимости от высоты облаков над землей? Рассмотрим систему облако-земля как две параллельные пластины.
Ответить
При фиксированной максимальной напряженности электрического поля потенциал, при котором происходит удар, увеличивается с увеличением высоты над землей. Следовательно, каждый электрон будет нести больше энергии. Определение того, есть ли влияние на общее число электронов, лежит в будущем.
Прежде чем приступить к рассмотрению задач, связанных с электростатикой, мы предлагаем стратегию решения проблем по этой теме.
Стратегия решения проблем: электростатика
Изучите ситуацию, чтобы определить, связано ли это со статическим электричеством; это может касаться отдельных стационарных зарядов, сил между ними и создаваемых ими электрических полей.
Определите интересующую систему. Это включает в себя указание количества, мест и типов связанных сборов.
Определите, что именно нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные). Письменный список полезен. Определите, следует ли рассматривать кулоновскую силу напрямую — если да, то может быть полезно нарисовать диаграмму свободного тела, используя силовые линии электрического поля.
Составьте список того, что дано или может быть выведено из заявленной проблемы (укажите известное). Например, важно отличать кулоновскую силу F от электрического поля E .
Решите соответствующее уравнение для определяемой величины (неизвестной) или начертите линии поля в соответствии с запросом.
Проверьте ответ, чтобы убедиться, что он разумен: Имеет ли он смысл? Верны ли единицы измерения и разумны ли задействованные числа?
Эта страница под названием 7.3: Electric Potential and Potential Difference распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
Закон Кулона говорит нам о силе между двумя точками обвинения. Наш вариант сообщает нам Электрическое поле из-за
одноточечный заряд . Что нам делать, если у нас есть непрерывных
распределение заряда? Мы можем суммировать электрическое поле
вызвано каждой крошечной, бесконечно малой частью заряда
распределение. Это означает интеграл по распределению заряда:
Для одноточечного заряда Q мы имели
, где r — расстояние от заряда Q. Помните, что E — это всего лишь величина электрического поля; мы должны позаботиться о
свой вектор природа отдельно! Это важно! Теперь у нас есть
распределение заряда, и мы должны заменить Q на dQ и E на dE
— и позаботьтесь о направлении E .
r, расстояние от крошечного, элементарного, бесконечно малого заряда
dQ к рассматриваемому вопросу, является функцией того, где этот заряд dQ
является. И что значит «интегрировать по заряду dQ»? Мы
знать, как интегрировать по переменной, такой как dx, или по плоскости, такой как dA
= dx dy или dA = 2
r dr или dA = r d
dr или объем типа dV = dx dy dz. Так что нам нужно будет изменить с этого символического заряда dQ на плотность заряда
умноженный на некоторый пространственный дифференциал,
дК =
дх
дQ =
дА
дQ =
дВ
Посмотрите на Пример 23.7 в учебнике Serway и Beichner (стр. 724):
Стержень длиной
имеет равномерный заряд на единицу длины
и полный заряд Q. Вычислить электрическое поле в точке P вдоль
оси стержня на расстоянии d от одного конца.
Чему равно электрическое поле в точке P из-за маленького кусочка
бесплатно Q
находится в позиции x, как показано на рисунке?
Э
= к Q
/ х 2
Проведем интегрирование от x = d до x = d +
так
нам нужно изменить это небольшое количество заряда Q
на малую длину x,
Q = х
Е = к (х) / х 2
где
=
Q /
dE = k (
dx) / x 2
dE = k (dx
/ х 2 )
Как насчет других геометрий?
См. Пример 23.8 на странице 724 текста Сервея и Бейхнера.
Найти электрическое поле, создаваемое кольцом с зарядом : Кольцо радиусом a
имеет однородную плотность заряда с полным зарядом Q. Рассчитайте электрическую
поле вдоль оси кольца в точке P, на расстоянии x от
центр кольца.
Плотность заряда
= Q / (2
а)
Помните, наше уравнение для электрического поля относится к величина электрического поля. Рассмотрим небольшой кусочек
зарядить dq, как показано на схеме. Поскольку этот заряд dq равен
там в точке P существует электрическое поле dE в направлении
показано. Компонент dEx этого электрического поля вдоль
направление оси перпендикулярно плоскости кольца
dE x = dE cos
dE x = dE (x/r)
dE x = [k dq/r 2 ] (x/r)
dE х = [k dq/r 3 ] х
dE x = [k x dq/r 3 ]
dE x = [k x/r 3 ] dq
Обратите внимание, что в этой геометрии после указания радиуса кольца a
и позицию x, полностью определяющую r. г и х сделать не менять как
интегрируем по dq. [[ Помните, что SQRT() означает «квадратный корень из ()», потому что это проще
чтобы я печатал. ]]
r = SQRT(a 2 + x 2 )
r 3 = (a 2 + x 2 ) 3/2
1/r 3 = 1/(a 2 +
х 2 ) 3/2
Помните, х и а равно , а не переменных.
Как насчет компонента E, который перпендикулярен к
это направление? По симметрии этот компонент равен нулю .
Из диаграммы видно, что для каждого элемента заряда dq,
на напротив есть еще один элемент заряда dq сторона кольца, создающая электрическое поле, которое просто отменяет первый — то есть их компоненты перпендикулярно ось симметрии как раз отменяет .
Обратите внимание, что их компоненты вдоль оси не отменяют
ибо они лежат в одном и том же направлении. Диаграммы очень
важный. Не начинайте писать уравнения, пока не сделаете
хорошие, четкие, полные схемы!
Теперь, когда мы рассмотрели электрическое поле из-за кольца заряда, мы можем опираться на него, расширять наши идеи и смотреть на электрические
поле из-за диск бесплатно. См. пример 23.9 на стр.
725 учебника Серуэя и Бейхнера.
Диск радиусом R имеет равномерный заряд на единицу площади.
Вычислите электрическое поле в точке P, лежащей вдоль центральной оси
диска и на расстоянии x от его центра.
Рассмотрим кольцо заряда, как показано здесь. Кольцо имеет
радиусом r и толщиной dr и несет заряд dq. Но
этот заряд dq как раз пропорционален площади,
дк =
дА
дк =
[С др]
дк =
[ (2
г) др ]
дкв = 2
р др
Вспомните, что мы только что сделали в предыдущем примере. За
заряд Q на кольце радиуса r, мы нашли, что электрическое поле
на расстоянии x от плоскости кольца было
Это именно то, что у нас есть сейчас, за исключением того, что у нас есть заряд dq
вместо Q и кольцо имеет радиус r вместо a. Итак, мы
могу написать
Будь осторожен; пределы интегрирования важны.
Мы могли бы найти это в таблице интегралов. Но переменная
замена по-прежнему довольно прямолинейна и прямолинейна;
Этот результат действителен только для x > 0 и должен быть немного изменен для
х < 0.
Электрическое поле
Линии электронного поля
Вернуться к главе 33
ТОС
(с) Дуг Дэвис, 2002 г. ; все права защищены
сил — Формула электрического поля $E=F/q$
$\begingroup$
Если следовать формуле $E=F/q$, то получается, что чем больше сила, тем больше и электрическое поле, но если заряд, на который действует сила, больше, электрическое поле как-то уменьшается? Как это понять?
силы
электростатика
электрические поля
заряд
$\endgroup$
$\begingroup$
Я бы сказал, что вы смотрите на это задом наперед; лучше представить себе, что электрические поля создают силы на зарядах. Для данного электрического поля чем больше заряд, тем больше сила; чтобы увеличить силу, действующую на заряд, необходимо также увеличить электрическое поле; таким образом, для данной силы, чем больше заряд, тем меньше электрическое поле. Это аналогично массе в том смысле, что разные массы (скажем, A больше, чем B), подверженные действию одной и той же силы, будут иметь разные ускорения (B больше, чем A).
$\endgroup$
$\begingroup$
Это отличный пример того, как каузальное понимание физики не является явно очевидным, если вы наивно смотрите на математическое выражение.
То, что вы говорите , является верным, но правильно сформулировано следующим образом: для заданной силы $F$ на заряд $q$ электрическое поле $E$ (в месте расположения заряда) будет увеличиваться по мере уменьшения заряда $q$. Другими словами, это говорит о том, что для создания той же силы при меньшем заряде вам нужно более сильное электрическое поле. Как видите, никакой тайны здесь нет, если понимать так.
Конечно, как вы уже понимаете (как следует из вашего вопроса), электрическое поле, действующее на заряд, не меняется, если вы только меняете пробный заряд, потому что оно определяется внешней конфигурацией зарядов. С физической точки зрения, когда вы меняете только пробный заряд, изменяется только сила, действующая на него. Однако $E\propto 1/q$ говорит вам, что если вы хотите поддерживать постоянную силу на изменяющемся пробном заряде, вам нужно изменить электрическое поле обратно пропорционально значению пробного заряда (через изменение внешней конфигурации зарядов, создающих электрическое поле).
$\endgroup$
$\begingroup$
Если вы, скажем, удвоите заряд $q$, то вы, естественно, также увидите удвоенную силу $F$. Потому что для поля $E$ теперь будет «вдвое больше» заряда для «втягивания».
Но если вы хотите, чтобы сила была одинаковой, вам придется каким-то образом уменьшить напряженность поля. Например, изменив источник, который вызывает поле. В противном случае невозможно изменить заряд , а поддерживать силу постоянной.
Возможно, ваше замешательство вызвано ошибочным предположением, что сила может поддерживаться постоянной при нормальных, неограниченных обстоятельствах. И, таким образом, изменение заряда, казалось бы, меняет поле. Конечно, это математически возможно, но физически не возможно как . Не без того, чтобы вы каким-то образом активно меняли поле. Скорее, это было бы поле, постоянное при таких обстоятельствах, и сила изменялась бы при изменении заряда.
$\endgroup$
$\begingroup$
В определении электрического поля используется E = F/q, как вы показываете, но вы упускаете остальную часть определения, а именно то, что это отношение F/q в пределе, когда q -> 0. Это сделано для того, чтобы пробный заряд не нарушает распределения заряда, создающего электрическое поле.
$\endgroup$
$\begingroup$
Я думаю, вас смущает то, что означают $F$ и $q$ в уравнении для электрического поля:
$$E = \frac{F}{q} \tag 1$$
где $q$ — тестовый заряд . Испытательный заряд представляет собой заряд очень малой величины, настолько малый, что он не влияет на электрическое поле , но может использоваться для измерения его напряженности.
Быстро, с гарантией до 1 года, с бесплатными доработками и консультациями
Персональный менеджер
Информационная поддержка
Доработки и консультации бесплатны
6 730
студентов
обратились к нам за последний год
96 562
заданий и консультаций
выполнено и сдано за прошедший год
Заполните форму и узнайте стоимость бесплатно
Эксперты, которые работают на результат Гарантия до 1 года на все услуги!
Наши специалисты прошли испытание тысячами заданий. И отмечены положительными отзывами.
Узнать стоимость
Лидия
С нами с 2017 года
Помогла студентам:
324
+319
Вадим
С нами с 2018 года
Помог студентам:
290
+284
Николай
С нами с 2018 года
Помог студентам:
248
+245
Ольга
С нами с 2016 года
Помогла студентам:
441
+433
«Всё сделали вовремя! Очень советую данный сервис)»
Евгений
«Быстро и качественно – вот самое главное, что могу сказать о работе УниверSOS. Обязательно буду обращаться еще!)
Мария
«Несмотря на сжатые сроки, качество на высоте! Очень благодарен и всем советую!»
Михаил
Отзывы от тех, кому мы помогли с учёбой
16 540 оценок
среднее 4,9 из 5
Как сэкономить время и сдать на отлично
Оставьте заявку и узнайте стоимость в течение часа
Внесите оплату
Отдыхайте, а мы проследим, чтобы все было качественно и в оговоренный срок!
Проверьте результат и оставьте положительный отзыв
Персональный менеджер
Менеджер сопровождает ваш заказ от начала и до успешной сдачи. Гарантия на заказ до года!
В его арсенале
Чек-лист для заказа
Инструменты контроля исполнителей: система учета заказов, боты, система для проверки на антиплагиат
Чек-лист поверки работы и передачи заказчику
Что вы получаете
Будет учтено все: объем работы, сроки, оформление и многое другое
Услуга оказана точно в срок
Услуга оказана на 100% и соответствует требованиям
Мы знаем, что вас волнует
Мы внимательно относимся ко всем этапам работы и поэтому предусмотрели каждый нюанс
Узнать стоимость
Гарантия возврата денег
вернем 100% стоимости, если что-то пойдет не так
Доработки и консультации бесплатны
выполняются в максимально короткие сроки
Гарантия на работу
в течение срока гарантии вы можете обратиться за бесплатными доработками по заказу
Гарантия результата
сопровождаем ваш заказ от начала и до сдачи работы
Контрольная
Решение задач
Курсовая
Реферат
Онлайн-помощь
Тест дистанционно
Диплом
Лабораторная
Чертеж
Отчет по практике
Ответы на билеты
Презентация
Перевод с ин. языка
Доклад
Статья
Сочинение
Диссертация
Бизнес-план
Подбор литературы
Шпаргалка
Поиск информации
Другое
Отправьте заявку и менеджер ответит в течение 10 минут
Оценка стоимости абсолютно бесплатна и ни к чему вас не обязывает
Проверьте, не осталось ли вопросов?
Цена, как известно, зависит от объёма, сложности и срочности. Поэтому каждая заявка рассчитывается индивидуально.
Для каждой работы определяются оптимальные сроки. Например, помощь с курсовой работой – 5-7 дней. Сообщите нам ваши сроки, и мы выполним работу не позднее указанной даты.
Да, у нас большой опыт выполнения срочных заказов.
Да, доработки и консультации в рамках заказа бесплатны, и выполняются в максимально короткие сроки.
Да, конечно — оценка стоимости бесплатна и ни к чему вас не обязывает.
Работу можно оплатить множеством способом: картой Visa / MasterCard, с баланса мобильного, в терминале, в салонах Евросеть / Связной, через Сбербанк и т. д.
На все виды услуг мы даем гарантию до 1 года. Если мы не справимся, то вернём 100% суммы.
Мы принимаем заявки 7 дней в неделю, 24 часа в сутки. Наши менеджеры ответят на все ваши вопросы ежедневно с 08:00 до 20:00.
Математика – дисциплина, которая изучается почти во всех вузах и на всех факультетах. Если гуманитарии учат предмет поверхностно, то для экономистов и математиков он является одним из профильных, а значит, требования к студентам со стороны педагогов всегда высокие. Обязательным этапом проверки знаний по математике является контрольная работа. Иногда ее написать разрешают дома, но чаще всего проводят именно в аудитории, под строгим наблюдением преподавателя. Обязательным является и экзамен по математике. Не готовы к контрольной или экзамену, или знаете, что будут очень сложные задания, с которыми можете не справиться? Не стоит паниковать, ведь у нас вы можете получить онлайн помощь на экзамене по математике.
Наш сервис Универ SOS – это надежный онлайн помощник для каждого студента, который в любую минуту поможет с экзаменами, на контрольной по математике, с решением задач любой сложности и объема. Достаточно только оформить заявку на нашем сайте, узнать стоимость, оплатить и подтвердить заказ, чтобы наш исполнитель приступил к работе. Вы сможете получить высокую оценку от преподавателя, потратив минимум сил, времени и средств.
Уже тысячи студентов со всей страны воспользовались нашими услугами, получили квалифицированную помощь, и высоко оценили ее качество.
Обратиться к нам и доверить написание контрольной работы, или получить онлайн помощь на экзамене стоит по нескольким причинам. А именно:
Находясь во время экзамена по математике в аудитории, вы сможете гарантировано получить онлайн помощь от наших экспертов.
Специалисты, которые оказывают услуги, выполнят задания любой сложности и объема, независимо от темы.
Мы знаем, что ваше время ограничено, поэтому быстро решим все задачи онлайн и окажем помощь с теорией, соблюдая сроки.
В случае, если в ваших заданиях понадобится доработка или внесение правок, наш сотрудник сделает это совершенно бесплатно.
Полное сопровождение заказов в течение 365 дней. Даем гарантии на наши работы.
Проверка на антиплагиат позволит каждому студенту получить оригинальное решение своих задач, и у преподавателя не возникнет лишних вопросов.
Наши исполнители будут с вами на экзамене, на тестах, оказывая помощь онлайн или подготовив работу на определенную дату.
Наш менеджер на связи 24/7, поэтому, решение любых вопросов и проблем будет быстрым и результативным.
Обращайтесь к нам в любое время суток, мы окажем помощь и выполним задания максимально качественно и быстро, по доступной цене.
Для того, чтобы наш специалист приступил к работе, вам достаточно разместить на сайте в режиме онлайн задание, указав в комментариях требования и особые примечания, внести оплату, и в оговоренный срок получить помощь по математике.
Так же рекомендуем:
Помощь студентам по программированию на заказ по доступным ценам
223
Онлайн помощь по теории вероятности на заказ онлайн
279
Заказать онлайн помощь по литературе недорого срочно
235
Помощь по эконометрике на заказ онлайн недорого
166
Онлайн помощь по статистике с задачами и контрольными на заказ
161
Заказать помощь по геометрии недорого онлайн
206
Онлайн помощь студентам на экзамене
123
Помощь студентам по философии на заказ по низким ценам
135
Вы точно сдадите работу, потому что наши менеджеры доводят до получения результата
Узнать стоимость
Помощь на экзамене или контрольной онлайн
Узнайте стоимость Вашей работы
* Срочные заказы обрабатываются вне очереди
Выберите вид работыМагистерская работаДипломная работаКурсовая работаБакалаврская работаКандидатская диссертацияДокторская диссертацияМагистерская диссертацияРабота для МАНВКРОтчет по практикеРефератКонтрольная работаЧертежиСтатья для дипломнойРешение задачРечь на защитуРецензияЭссеОнлайн помощьПрезентацияРасчетна работаСтатья ВАКБизнес-планАннотацияЛабораторная работаИндивидуальная работаДоработкиМонографияАвторефератДипломная MBAТезисыДокладДругое (уточните в описании к заказу)
В стоимость входит:
Основные предметы
Вам стоит это знать
Почему стоит обратиться к нам
Решаем задания любой сложности по всем направлениям наук
Онлайн 7 дней в неделю, по всем каналам связи
Гарантия возврата средств, в случае неправильного решения
Берем “горящие заказы”, даже за 1 час до начала экзамена/контрольной
Как получить онлайн помощь на контрольной или экзамене
Оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами через Телеграм/Вайбер, предоставьте информацию о задании
Менеджер компании подберет свободного исполнителя, озвучит стоимость и условия помощи онлайн
Забронируйте дату и время, внесите предоплату 100% до начала контрольной или экзамена
Фотографией скиньте задание, получите решение от автора в том же виде
Оставьте отзыв о нашей работе, посоветуйте друзьям и обращайтесь к нам снова! 🙂
Сколько стоит онлайн помощь на экзамене
В зависимости от некоторых факторов, цена на данную услугу отличается в каждом случае. В таблице указана примерная сумма, которая не является окончательной:
1-2 открытых вопроса, тесты, задача (60-80 минут)*
Выходные дни
Гуманитарий
~ 200 грн
+ 50% к цене
Точные науки
~ 200 грн
Экономика
~ 250 грн
Программирование
~ 250 грн
Техника
~ 300 грн
Медицина
~ 300 грн
Иностранные языки
~ 350 грн
* Стандартная сложность билета (стандартное время для решения)
Хотите узнать цену онлайн помощи на контрольной?
Оставьте заявку и мы скинем стоимость в Телеграм или Вайбер
От чего зависит цена
Прайс на помощь студентам в нашей компании формируется честно, исходя из таких критериев:
Специальность, предмет, сложность билетов
Время экзамена, день недели
Количество вопросов, задач, тестов и т. д., а также наличие примеров, для ознакомления и подготовки автору
Опытность исполнителя, его личная загруженность заказами
Перед онлайн помощью на контрольной от Вас необходимо получить максимально подробную информацию касательно дня и времени, количества задач с примерами вариантов или билетов (если есть). С этими данными менеджер подберет для Вас свободного исполнителя, напишет цену заказа с условиями оплаты.
Как оплачивать
Оплата принимается строго до начала выполнения заказа, лучше всего заранее (хотя бы за день), для подготовки. Какой бы ни была сумма, частичная предоплата невозможна, а уже тем более послеоплата, это принцип компании. В случае подтвержденного негативного результата — деньги возвращаются. Деньги можно перечислить на счет с карты любого банка.
Гарантии
Качественно
Все наши авторы проходят строгий отбор на уровень знаний и исполнительность, за каждый заказ компания несет ответственность. Вы можете быть уверены в том, что получите квалифицированное решение задач, а также других заданий онлайн.
Молниеносно
Данная услуга максимально зависима от времени. Гарантируем своевременное подключение автора, прием билета, а также выполнение заданий в установленные временные рамки.
Возврат средств
Мы настолько уверены в успешности Вашего экзамена или контрольной, что готовы вернуть деньги в случае, если автор выполнил заказ неправильно или подвел со сроками.
Часто задаваемые вопросы
Кто будет исполнителем?
Авторами у нас являются преподаватели университетов, научные сотрудники, специалисты отдельных сфер, а также студенты последних курсов, хорошо владеющие тематикой. Каждый из них проходит проверку на компетентность компанией.
Где я получу решение?
Связь во время экзамена поддерживается через Telegram, Viber или What’sApp, готовое решение задач и ответов, писанное от руки или в документе, сбрасываем в виде фотографий.
Что, если у меня не получится списать?
Компания не несет ответственности за подобный инцидент, поэтому, если Вам не удалось скинуть нам задание или использовать решение – деньги, уплаченные ранее, не возвращаются.
Могу ли я заказать помощь на экзамене онлайн срочно?
Это не проблема! Мы всегда на связи, обрабатываем срочные заказы в приоритетной очереди, поможем, даже если экзамен запланирован сегодня. Менее, чем за час, подберем для Вас автора и через 60-90 минут решение у Вас.
Как происходит оплата?
Помощь студентам онлайн всегда оплачивается по 100%-й предоплате, для нашей уверенности в сделке. Деньги переводить лучше всего заранее, за пару дней до начала контрольной или экзамена, чтобы забронировать место и быть спокойным
Заказать Заказать онлайн помощь на экзамене или контрольной
Заказать онлайн помощь на экзамене у Writer Works
С первых курсов колледжа и до выпускных курсов университета студентам необходимо писать контрольные (модульные, итоговые), сдавать экзамены в конце года. Кто-то не подготовился как следует, кто-то попросту не понимает этот “матан” или “теормех”, существует риск не сдать и получить бегунок, а то и вовсе остаться на второй год.
Специалисты компании Writer Works готовы помочь Вам, в оговоренное время, в решении задач и других заданий во время экзамена или контрольной. Решаем задачи, тесты, отвечаем на открытые вопросы по направлениям:
Гуманитарные науки
Точные науки (математика, физика, химия и т.д)
Экономика, финансы, банковское дело
Техника
Право
Медицина, биология
Программирование
Иностранные языки
Другие
Помощь онлайн на экзамене, контрольной, самостоятельной осуществляется нашими лучшими специалистами с опытом работы свыше 2 лет. При этом не имеет значения, в каком городе Вы проживаете, услуги предоставляем по всей Украине и в других странах.
Помощь в сдаче экзаменов дистанционно
Оказываем онлайн помощь по высшей математике, эконометрике, химии, физике, статистике, сопромату, программированию — наиболее заказываемые предметы, по которым у нас есть очень опытные исполнители! Решаем контрольные работы, экзамены (вступительные и итоговые), а также пишем другие виды студенческих работ, типа: рефераты, доклады, презентации, курсовые работы, дипломные, чертежи и т. д..
Где свяжемся?
На сегодня доступно большое количество различных мессенджеров и социальных сетей, поэтому связь для помощи на экзамене онлайн максимально удобна. Вместе с бронью дня недели и времени, укажите удобный для Вас канал связи, это может быть:
Instagram
Viber
Telegram
What’sApp
другое
Автор выходит на связь за 30-15 минут до начала экзамена, ждет от Вас фото билета, после чего приступает к выполнению. Готовые ответы присылаем фотографиями либо текстом, с подробным объяснением и расшифровкой формул, рисунков, графиков. Для того, чтобы заказать помощь на контрольной онлайн, с нами можно связаться по:
Телефонам на сайте
Электронной почте
Форме обратной связи на сайте.
Основным мессенджерам: Ватсап, Телеграм, Инстаграм, Вайбер.
Решение задач по математике и физике. Помощь на экзамене онлайн
Подбор репетитора по предмету Подготовка школьников к ЕГЭ. Только опытные преподаватели. 100% результат.
Помощь на экзамене, зачете онлайн.
Оказываем помощь на экзаменах с помощью ММС, SMS, E-mail, skype — по математике, статистике, экономике, химии, механике, сопромату, физике, эконометрике, экономико-математическим методам и моделям (ЭммМ), электротехнике.
ПОМОЩЬ НА ЭКЗАМЕНЕ — решение задач онлайн на экзамене
онлайн помощь в сдаче экзамена, решение задач онлайн на экзамене.
Решение задач Он-лайн помощь студенту на экзамене. ВКонтакте:
Услуга “помощь на экзамене” оказывается по следующим предметам:
физика конденсированных сред, техника, электротехника, электричество, изготовление чертежей, ФИЗИКА (механика, статика, кинематика, кинетика и др.)
Онлайн помощь на экзамене по математике
НЕ Бесплатное решение задач (математика) Репетитор
Кроме того мы располагаем базой профессиональных репетиторов по математике, физике, английскому и русскому языку РКИ Russian.
Помощь на экзамене онлайн по математике, статистике, экономике.
Решение задач егэ. Онлайн помощь решателя ВКонтакте. Решатель ЕГЭ.
Пример задач по термодинамике:
Задача: Водяной пар с параметрами р = 4 МПа, t = 400 °С расширяется в турбине до состояния (относительный внутренний КПД процесса равен 75 %), определяемого степенью сухости х = 0,88. Далее пар поступает в смешивающий теплообменник, где изобарно переходит в состояние «насыщенный пар» за счет энергии части исходного пара, подаваемого в турбину и в упомянутый теплообменник. После теплообменника пар расширяется в турбине до давления 4 кПа (с тем же относительным внутренним КПД). Найти какое количество исходного пара поступает в теплообменник на один килограмм потока, покидающего турбину и поступающего в конденсатор. Требуется изобразить схему установки и процессы, в ней протекающие, в термодинамических диаграммах.
Задача: Метан массой 1 кг находится в состоянии при с давлении 1,02 МПа и температуре 25 °С. В результате энергообмена с внешними объектами в форме теплоты происходит изобарное расширение. При этом температура метана повышается до 125 °С. Требуется определить конечный объем газа и работу расширения процесса.
Пример запроса онлайн помощи преподавателя Физики МФТИ:
здравствуйте, завтра в 10 утра по мск времени прошу вас решить мне 2 задачи по технической термодинамике, у меня экзамен, есть документ ворд с задачами, которые будут там.
Решение задач решателем егэ по математике и физике. Онлайн помощь репетитора МФТИ.
Задача: В барабане котельного агрегата находится насыщенная жидкость и над ней влажный пар. Требуется определить массу системы, если объем барабана V = 8 м3, абсолютное давление p = 2,5 МПа и масса жидкости равна 6 т. Принять пар, находящийся над жидкостью, влажным со степенью сухости 0,9.
Онлайн экзамен по физике. Онлайн экзамен по математике.
Решение задач и контрольных по физике и математике для заочников СРОЧНО.
Задача: Мощность паротурбинной установки на клеммах электрогенератора 50 МВт. Параметры пара перед турбиной р = 3,5 МПа, t = 435 °С. Давление в конденсаторе 40 гПа. Относительный внутренний КПД равен 0,79; механический КПД — 0,96; КПД электрогенератора — 0,98; КПД котлоагрегата — 0,88. Теплота сгорания топлива — 30 МДж/кг. Недостающие данные выбрать самостоятельно. Изобразить схему, цикл в термодинамических диаграммах, определить удельный расход топлива, удельный расход теплоты, часовой расход топлива.
Задача по термодинамике для экзамена по физике:
1 кг воздуха с начальными температурой 30 °С, давлением 0,1 МПа и влагосодержанием 10 г/кг сжимается изотермически до давления 0,2 МПа. Требуется определить конечный объем воздуха, работу и теплоту процесса.
Тоже справедливо и в отношении экзамена онлайн по математике.
Вы можете рассчитывать на нашу помощь по любому разделу математики или высшей математики.
Решение задач по математике и физике ЕГЭ 2015
Решение задач ЕГЭ 2015 по физике и математике. Тесты онлайн — Единый государственный экзамен. Помощь на ЕГЭ по физике. Срочное решение задач. Решение контрольных работ по математике и физике. Подготовка в МГУ и МФТИ по физике Доцент МФТИ, РЕПЕТИТОР
Как составляется тест ЕГЭ по физике. Решение КИМов репетитором МФТИ экспертом егэ
Решение задач егэ. Онлайн помощь решателя ВКонтакте. Решатель ЕГЭ:
Помощь онлайн по физике и математике на экзамене
Настоящие ответы на Физику — КИМы ЕГЭ 2015 и решения. Онлайн помощь на ЕГЭ.
Решим за Вас все задания во время экзамена.
Задача: Как изменится термический КПД цикла Ренкина, если начальные параметры пара равны: р1 = 3,0 МПа и t1 = 300 0С и остаются неизменными, а противодавление (давление в конце процесса расширения пара в турбине) уменьшается с 0,5 МПа до 0,2 МПа? Задача: Влажный водяной пар давлением 1 МПа, степень сухости 0,9 поступает в суживающееся сопло со скоростью 50 м/с.
Давление среды, в которую происходит истечение 0,55 МПа.
Скоростной коэффициент сопла равен 0,9.
Требуется найти расход пара, если диаметр устья равен 10 мм. Задача: Наружный воздух с температурой t1 = 15 °С и относительной влажностью j1 = 0,3 проходит через калорифер и подогревается в нем до температуры t2.
Затем воздух поступает в сушилку и выходит из нее при t3 = 50 °С и относительной влажности j3 = 0,9. Определить количество воздуха, которое необходимо пропустить через сушилку чтобы испарить 2 т воды.
Задачу решить при помощи hd-диаграммы и привести схему решения.
Пример запроса про Онлайн-помощь на экзамене:
Экзамен по Математической физике (СГМ) 23.06 в 15.30 по мск
Сколько по времени экзамен длится, тоже укажите.
Решение задач онлайн физики — база решенных упражнений.
Наймите кого-нибудь, чтобы сдать мой экзамен по физике
Мы №1 сдающие экзамен по физике
Контрольный список справки по физике
Сдать экзамен по физике
Получить помощь по экзамену по физике
Онлайн-справка по экзамену по физике
Заплатить кому-то за помощь по экзамену по физике
Сдать экзамен по физике
Сдать экзамен по физике для меня
Помощь с экзаменом по физике
Мы предоставляем наилучшую помощь на экзамене по физике, поскольку у нас есть квалифицированные специалисты, которые помогут вам сдать экзамены по физике.
Справка по экзамену по физике
Получите помощь, необходимую для сдачи экзамена по физике, с помощью наших вариантов справки по физике для экзаменов.
Помощь в контрольной по физике
Наймите профессионала и получите помощь в контрольной по физике, чтобы получить оценку A+. На сайте DoMyPhysicsExam.com есть специалисты во всех областях, которые могут помочь вам получить пятерку в тесте по физике.
Сдать экзамен по физике
Большинство студентов, поступающих в университет с интересом к физике, считают, что у них есть ответы на любые вопросы, которые могут возникнуть во время сдачи экзамена по физике. Тогда вопрос в том, насколько они готовы?
Несмотря на то, что экзамен не такой сложный, большинство студентов очень нервничают по этому поводу. Если вы чувствуете, что не готовы к сдаче этого экзамена, есть некоторые вещи, которые вы можете сделать, чтобы подготовиться к нему. Одна вещь, которую вы можете сделать, чтобы помочь подготовиться к экзамену, — это прочитать учебник. Прочитайте все темы, затронутые в книге, и узнайте о них как можно больше. Когда вы это сделаете, вы будете точно знать, какие вопросы ожидать на экзамене.
Перед тем, как пройти свой первый курс физики, вы должны были изучить темы, которые упоминаются в учебнике. Вы должны знать хотя бы основы физики, чтобы иметь возможность идти на экзамен, зная ответ.
Еще одна вещь, которую вы можете сделать, чтобы помочь подготовиться к экзамену, — это записать любые вопросы, которые могут у вас возникнуть. Постарайтесь ответить на любой вопрос, который придет вам в голову, чтобы не повторять одни и те же ошибки дважды.
Важно, чтобы вы изучили учебник и попрактиковались в выполнении всех экспериментов перед сдачей экзамена. Экзамен предназначен для измерения того, насколько вы понимаете, поэтому важно, чтобы вы практиковали концепции на бумаге перед сдачей экзамена. Последнее, что вы хотите сделать, это получить плохую оценку на первом экзамене. Последнее, что вы можете сделать для подготовки к экзамену, — это поискать в Интернете информацию по теме вашего теста. Существует множество веб-сайтов, предлагающих различные курсы по предметам, которые вам необходимо знать на экзамене.
Удачи на экзамене. Если вы подготовитесь к этому, вы добьетесь успеха. Помните, что тест предназначен для измерения ваших знаний по конкретному предмету, поэтому важно знать как можно больше о теме, чтобы вы могли сдать экзамен.
Потратьте несколько минут, чтобы просмотреть Интернет и посмотреть, есть ли что-нибудь, что вы можете узнать о своем экзамене. Когда вы знаете как можно больше о предмете, вы будете знать, в какую сторону повернуться, когда вам нужно улучшить свой балл. Если вы в чем-то не уверены, не беспокойтесь. Есть много полезных людей в Интернете, которые помогут вам, если вам нужна помощь.
Помните, что нет коротких путей к получению первой оценки на экзамене. Так что сосредоточьтесь на том, что вы знаете лучше всего, и помните, что чем больше вы учитесь и практикуетесь, тем выше ваши шансы пройти тест. Как только вы получите степень, вы захотите усердно работать на своей работе и показать своему работодателю, что вы хорошо поработали. Вот почему так важно понимать свои сильные и слабые стороны и каждый день работать над ними, чтобы показать их компании.
Чем больше вы сделаете для подготовки к экзамену, тем больше у вас шансов на успех. Также помните, что экзамен будет проводиться в классе, поэтому вам нужно слушать учителя и быть готовым. Нет причин спешить с информацией и добиваться цели.
Не торопитесь, чтобы получить все, что вы узнали. Не забудьте внимательно прочитать тест и попрактиковаться, чтобы у вас была прочная основа, на которой можно основывать свои знания.
Получить справку по экзамену по физике
Многие студенты и учителя физики заинтересованы в том, чтобы получить помощь на экзамене по физике от репетитора или даже учителя физики. Им это нужно для того, чтобы они могли учиться и совершенствовать то, что они изучили, и подготовиться к экзаменам, которые они собираются сдавать в школе. Репетитор — это обычно тот, кто имеет некоторый опыт преподавания и знает некоторые вещи по предмету. Он или она действительно может помочь вам с домашним заданием, учебой и подготовкой к экзаменам.
С другой стороны, если вы хотите получить от учителя физики, вы можете сначала узнать несколько вещей. Вам нужно будет найти учителя, который имеет квалификацию для преподавания конкретного курса, который вы изучаете.
Конечно, вы не сможете найти хорошего учителя, глядя в Интернете. Есть так много сайтов, которые предлагают то же самое. Вы просто потратите деньги и время, выбрав не тот сайт.
Лучшее место, где можно найти учителя, — это искать его или ее на онлайн-форумах. Это один из самых простых способов найти его. Учителя обычно размещают на этих форумах сообщения на такие темы, как помощь в тестах по физике и какие книги использовать.
Вы также можете прочитать их сообщения, если будете искать различные форумы и доски объявлений на форумах, связанных с этой темой. Если у них есть сайт, вы тоже его увидите. Вы, вероятно, заметите, что существует множество различных форумов, предназначенных для студентов и преподавателей физики. Если вы ищете помощь по экзамену по физике от репетитора, вам следует проверить форумы на соответствующих форумах.
Вы сможете найти лучшего репетитора для ваших нужд. Просто убедитесь, что вы прочитали все сообщения, прежде чем сдать свой первый тест или нанять репетитора.
Если вы планируете изучать физику в колледже, вам, вероятно, понадобится дополнительная информация, прежде чем вы выберете репетитора. Лучше сделать свое исследование заранее, чтобы вы были готовы до начала занятий.
Если вы не хотите проводить какие-либо исследования, вы можете нанять репетитора из своей школы. Если они квалифицированы и опытны, вы сможете получить от них свои деньги.
Если вы используете онлайн-репетитора, убедитесь, что он или она не мошенник. Ищите кого-то, у кого хорошая репутация.
Также неплохо поискать хорошие референсы. Репетитор должен предоставить рекомендации, чтобы вы знали, насколько хорошо человек знает свой предмет. тема.
Попросите их рекомендации от людей, которые наняли их в прошлом. Если репетитор не дает вам хороших рекомендаций, возможно, лучше перейти к кому-то другому.
Когда вы нанимаете репетитора, вы должны спросить о том, сколько он берет и сколько времени потребуется, чтобы провести вас через ваш класс. Репетитор также должен помочь вам подготовиться к экзамену.
Есть также вещи, которые репетитор должен рассказать вам, что даст вам преимущество перед другими учениками в вашем классе. Вы должны убедиться, что понимаете, что это за вещи, прежде чем платить им за помощь.
Репетиторов — пруд пруди. Однако, если вы ищете наилучшего репетитора, вы всегда должны спрашивать рекомендации и нанимать только одного, если у него отличная репутация.
Если у вас есть несколько тренировочных тестов, обязательно пройдите их. Таким образом, вы не будете чувствовать себя смущенным, когда будете проходить настоящий тест.
Убедитесь, что вы получаете максимальную отдачу от своего учебного времени, прочитав о предмете физики, прежде чем сдавать тест. и убедитесь, что вы учитесь, прежде чем сдавать фактический тест.
Справка по экзамену по физике онлайн
Онлайн-курсы физики в настоящее время становятся все более популярными, поскольку студенты все больше заинтересованы в прохождении курса высшего образования. Существуют различные типы онлайн-курсов, от физики до биологии, которые предлагаются в разном темпе и с различными требованиями.
Тем не менее, многие веб-сайты по физике также предлагают онлайн-справку по физике, что является дополнительным бонусом. Студенты могут получить доступ к онлайн-ресурсам для ответов на вопросы по своей программе, а также для раздела теории, которые очень похожи на традиционный экзамен.
Основные различия между этими двумя экзаменами заключаются в том, что студенту, проходящему онлайн-курс, необходимо будет пройти материал курса раньше, чтобы подготовиться к экзамену. Это означает, что студенту придется дополнительно изучить и попрактиковаться на бумаге, прежде чем он сможет сдать экзамен. Тем не менее, это один из лучших способов подготовиться к экзамену, поскольку они будут точно знать, что будут делать, и смогут убедиться, что не пропустят ничего важного.
Онлайн-курсы по физике разработаны профессиональными лекторами с многолетним опытом преподавания физики. Было бы лучше, если бы человек, проходящий курс, имел некоторую теоретическую подготовку по физике, предпочтительно через лекции, прочитанные учителем, который проводил исследования в этой области. Существуют также веб-сайты, предлагающие онлайн-курсы с репетиторами и инструкторами по физике, которые могут помочь вам в учебе. Эти наставники или инструкторы могут предоставить онлайн-помощь, а также учебники, лабораторные пособия и руководства, а также другие материалы, которые помогут вам выполнить ваш проект структурированным образом.
Онлайн-курсы обычно занимают около двух месяцев, и иногда за прохождение курса взимается небольшая плата. Доступные курсы обычно предлагают бесплатные онлайн-форумы, блоги и чаты, чтобы студенты могли общаться друг с другом и обмениваться идеями и советами с другими студентами. Некоторые онлайн-курсы также имеют опцию самостоятельного обучения, которая позволяет студенту заниматься самостоятельно без помощи репетитора в течение определенного периода времени, который обычно не превышает месяца. Такой способ обучения обычно более удобен для студентов, но всегда важно учитывать продолжительность курса при выборе курса.
В онлайн-курсах обычно есть экзамены, которые очень похожи на те, которые сдаются в обычном классе. Обычно они состоят из пяти тем, охватываемых пятью разделами, основанными на разных концепциях. Эти темы включают электричество, электромагнетизм, механику, оптику и теплопередачу. После прохождения каждого раздела вы получите оценку и экзамен.
Сдача онлайн-экзаменов по физике — отличный способ получить опыт для карьеры в области, связанной с наукой, или просто быть в курсе последних событий в этой области. Независимо от того, какой маршрут вы выберете, будет очень полезно пройти эти курсы, чтобы освоить новые навыки.
Основная проблема, с которой сталкиваются многие люди, заключается в том, что онлайн-курсы часто не уделяют такого же внимания, как традиционные курсы в классе. Это может разочаровать многих студентов, но если вы подходите к своему курсу непредвзято, вы сможете преодолеть этот недостаток.
Если вы обнаружите, что темп вашего онлайн-курса недостаточно высок, рассмотрите возможность использования учебного пособия или программного обеспечения, которое позволит вам просматривать разделы или главы в своем собственном темпе. Это поможет вам прочувствовать материал, чтобы вы точно знали, что делать в каждом разделе. и избежать проблем с потерей времени.
Сдача онлайн-экзаменов по физике часто может сэкономить вам деньги по сравнению с прохождением местного курса, и его прохождение не требует больших затрат. Для посещения традиционного класса не нужно платить за проезд или проживание, поэтому вам не придется платить за проживание во время сдачи экзамена.
Онлайн-курсы по физике очень эффективны, но вам нужно быть очень осторожным, когда вы начинаете проходить курс, поскольку существует множество мошенников, которые охотятся только за вашими деньгами. Единственный верный способ узнать наверняка, хорош ли онлайн-курс, — это пройти несколько тестовых занятий и посмотреть, нравится ли вам стиль инструктора и класс.
Оплатить кому-то помощь на экзамене по физике
Многие люди обнаруживают, что не так много мест, куда они могут обратиться, когда у них возникает вопрос о том, как получить оплату за помощь на экзамене по физике. Им необходимо знать основные детали получения платного лица для экзамена по физике. Очень важно понимать эти основы, чтобы они могли получить помощь, в которой они нуждаются, когда у них возникнет вопрос о получении оплаты за помощь на экзамене по физике.
Первое, о чем вам нужно подумать, когда у вас возникнет вопрос, — это то, что вы действительно хотите получить от прохождения теста. Если вы не уверены, то вы не должны принимать его. Некоторые люди не думают, что сдача этого теста важна, но вам нужно подумать о сдаче этого экзамена, если вы действительно хотите улучшить свои оценки на тесте. Есть люди, которые готовы пройти тест только для того, чтобы получить желаемую оценку. Это не лучший способ получить лучшую оценку за тест. Затем вам нужно найти место, куда вы можете обратиться за помощью по возникающим у вас вопросам. Вы можете получить помощь в своей средней школе, колледже или даже в местной библиотеке, когда вам нужна помощь с вопросами, которые у вас есть. Когда вам нужно найти кого-то, кто поможет вам, вам нужно убедиться, что вы получаете всю необходимую информацию, прежде чем покупать какую-либо информацию. Это поможет вам убедиться, что вы не тратите деньги и время впустую на кого-то, кто не захочет оказать вам ту помощь, в которой вы нуждаетесь. Вам нужно изучить их опыт и убедиться, что вы можете им доверять.
Вы должны быть готовы к тесту, прежде чем начать. Вам нужно подумать обо всех предметах, которые вам нужно будет изучить. Есть много разных вещей, которые вам нужно учитывать. После того, как вы ознакомились с образцами тестов, которые доступны, вы будете готовы начать свой курс. Вы сможете закончить курс чуть более чем через полтора года.
Затем вам нужно будет держать себя в курсе всех изменений, которые происходят в вашей учебной программе по естественным наукам. Изменения будут внесены во все: от того, как вы учитесь, до того, какое оборудование вы используете для получения материалов. Вам нужно быть в курсе всего, чтобы быть готовым к началу следующего семестра.
Если вам нужна помощь в вашем классе, вы всегда должны смотреть на учителя, который ведет класс. Если учителя нет, ищите другого учителя, у которого есть опыт. Вы всегда должны помнить, что у вас несколько учителей и что не все из них могут оказать вам необходимую помощь. Вы должны просмотреть каждый из их веб-сайтов и найти различный набор материалов, чтобы вы могли получить все, что вам нужно для полного понимания материала, над которым вы будете работать.
Вы можете найти много бесплатных ресурсов, которые помогут вам пройти тест. Эти ресурсы могут дать вам хорошее представление о том, где вы находитесь на экзамене и какие вопросы будут возникать на тесте. Они также могут помочь вам найти другие источники помощи, которые смогут дать вам хорошее представление о том, как получить более высокую оценку за тест. Это поможет вам быстро получить более высокую оценку.
Очень важно найти человека, который поможет вам сдать экзамен по физике. Вам нужно найти место, которому вы можете доверять, когда вам понадобится помощь, когда вы будете готовы к тесту, который даст вам ответы, которые вам нужны. Убедитесь, что вы получаете помощь, необходимую для успешной сдачи теста. Если вы это сделаете, то сможете получить хорошую оценку и поступить в колледж.
Наши услуги
Услуги предоставляются нашей командой экспертов и докторов наук.
Высококачественная работа
Мы предоставляем нашим клиентам высококачественную работу.
Лучшие предложения
У нас есть очень лучшие предложения для помощи на экзамене по физике по очень низкой цене.
100% гарантия конфиденциальности
Ваша конфиденциальность является для нас приоритетом номер один.
Сдайте экзамен по физике
Не стесняйтесь обращаться к нам и присылать нам свои вопросы, мы ответим очень быстро.
Справка по экзамену по физике — Лучшие онлайн-справочные службы по экзамену по физике
Мы помогаем учащимся, испытывающим затруднения при сдаче экзаменов по физике. Мы помогаем им выучить концепции и сдать экзамены. Справка по экзамену по физике — это веб-сайт, на котором учащиеся могут получить помощь при сдаче экзамена по физике. Если вы ищете справку по экзамену по физике, вы можете найти все необходимые ресурсы здесь.
Получите всю помощь на экзамене по физике от наших экспертов в Exam Papers. У нас есть команда квалифицированных преподавателей и репетиторов, которые готовы помочь вам.
Свяжитесь с нами
Выберите тип Экзамен
Online ExamOnline AssignmentOnline Quizzes
Ваши преимущества
Почему стоит выбрать наш продукт
Простота использования
Режим реального времени
Ежедневный отчет
Быстрые результаты
Справка по экзамену по физике
Вы когда-нибудь задумывались, почему в школе нужно сдавать тесты с несколькими вариантами ответов? Похоже, они сделали это, чтобы вы могли обманывать, просматривая чужие бумаги. Что ж, есть две причины, по которым была принята обычная форма тестирования, которую мы видим сегодня. Во-первых, это значительно упрощает оценку; преподавателям не нужно ставить оценки за сочинения или эссе , вместо этого они просто заполняют кружки на бланках для ответов, а это означает, что менее опытные учителя могут без особых трудностей оценивать экзамены.
Как это работает
Справка по экзамену по физике в Интернете
Справка по экзамену по физике Справку теперь легко получить, если знать, где искать. В следующем руководстве содержится все, что вам нужно знать о получении справки по экзамену по физике. Ниже вы можете найти ссылки, которые помогут вам найти ресурсы по физике и ответы на любые вопросы, которые могут возникнуть у вас в связи с предстоящим тестом. Проработав каждый шаг этих методов, вы сможете понять, что нужно сделать, чтобы успешно сдать выпускной экзамен.
Свяжитесь с нами
Как сдать экзамен по физике
Вы перешли в первый класс средней школы, и для многих учеников это означает одно: высший уровень физики. Мысль о проверке своих знаний против одноклассников по всей стране может пугать, но вот секрет: это проще, чем вы думаете. Даже если вы ненавидите физику (а никто не ненавидит), важно правильно подготовиться к экзамену. Таким образом, у вас будет готовое оправдание, когда ваш учитель спросит, почему вы плохо сдали экзамен. Это не руководство для изучения физики; скорее, речь идет о сдаче тестов в школе. В школах обычно преподают только то, что в любом случае будет проверено в классе, поэтому знание всего материала из класса не подготовит вас к сдаче экзамена.
Свяжитесь с нами
Наймите кого-нибудь для сдачи экзамена по физике
Справка по экзамену по физике может быть пугающей, но часто это прекрасная возможность заставить учащихся обдумать и применить то, что они знают. Они предназначены для проверки вашего понимания физики и ее концепций, а не только вашей способности повторять факты или формулы. Тем не менее, многие школы (и студенты) рассматривают их как возможность для зубрежки и запоминания вместо того, чтобы заниматься новым материалом. Если вы ищете способы привнести какое-то практическое применение в свое обучение, наймите кого-нибудь, кто уже знаком с ньютоновской физикой, чтобы он составил экзаменационные вопросы, представляющие реальные сценарии.
Свяжитесь с нами
Заплатите кому-нибудь за сдачу моего онлайн-экзамена по физике
Если вы студент или аспирант, желающий уйти с урока физики, заплатив кому-то за сдачу экзамена за вас, существует множество веб-сайтов, которые сделают просто что. В то время как большинство сайтов позиционируют себя просто как способ найти других студентов, сдающих экзамен в вашем классе, и связать вас с ними, их истинная бизнес-модель на самом деле намного проще. По сути, они создают поддельных тестируемых и продают их студентам в качестве служб трудоустройства, которые сдают тесты вместо настоящих студентов. Эти службы размещения появляются как на обзорных сайтах, таких как Yelp, так и на таких сайтах, как Craigslist, Facebook Groups и Reddit, где они привлекают покупателей, играя на их желании обмануть тесты, не будучи пойманными.
Свяжитесь с нами
Как получить высшую оценку на экзамене по физике!
Помощь при подготовке к экзамену по физике заключается не только в запоминании понятий и определений. Вам также необходимо проникнуть в мысли учителя. Видите ли, чтобы с честью сдать экзамен по физике, вы должны смотреть на свой тест объективно и делать вид, что вы действительно оцениваете его. Начните с внимательного прочтения каждой основы вопроса, убедившись, что они соответствуют теме ваших заметок (т. е. не начинайте отвечать на вопрос о трении, если там должны быть законы Ньютона). После того, как вы определили каждый раздел учебного материала, выясните, какие из них будут более важными, чем другие.
Свяжитесь с нами
Установлен
0
+
Счастливые клиенты
0
+
Успешные проекты
0
k
Чашка чая
Что такое справка для экзамена по физике?
Физика — это область науки, занимающаяся изучением материи и ее движения в пространстве и времени, а также связанными с ней понятиями, такими как энергия и сила. Физика – одна из старейших академических…
Какой хороший веб-сайт можно использовать для помощи с экзаменом по физике?
Online-exam.help
Как сдать экзамен по физике?
Лучший способ подготовиться к сложному экзамену — усердно учиться и предварительно просмотреть свои записи. Спросите своего преподавателя, можете ли вы пройти старый тест или попрактиковаться с друзьями, у которых тоже скоро экзамен.
Можно ли сдать ЕГЭ по физике без учебы?
Сдать экзамен по физике без изучения действительно возможно, если вы были должным образом подготовлены. Это может помочь студентам сдать экзамены практически без подготовки.
Нам доверяют следующие
крупнейших компаний мира:
Получите 3 демо дня
Наймите кого-нибудь для сдачи онлайн-курса по физике|Онлайн-экзамен по физике
Физика разъясняет основные законы Вселенной и представляет важные идеи, лежащие в основе передовых исследований в области физики, науки и всех ее областей. Несмотря на то, что уроки физики так необходимы, иногда становится практически невозможно продолжать безудержную нагрузку и дополнительные занятия.
Правда ли, что вы ищете кого-то, кто будет проводить уроки физики для вас ? Если кто-нибудь может помочь вам в освоении физики?
ONLINE CLASS HERO занял место среди самых известных групп поддержки в мире. Мы глубоко воспринимаемая организация, которая объединяет специалистов, которые будут посещать ваши уроки физики для вашей пользы. Вы можете полностью нам поверить и спокойно сидеть, пока наш мастер будет проводить для вас уроки физики.
Смогу ли я заплатить кому-нибудь за посещение моего онлайн-курса по физике вместо меня? На данный момент у вас есть удачный ответ!
ЗАПЛАТИТЕ КОМУ-ТО, ЧТОБЫ ВЫПОЛНИЛИ ЗА МЕНЯ ДОМАШНЮЮ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ
Вы должны много и самоотверженно работать, выполняя домашнюю работу по физике, так как каждая тема физического предмета очень сложна. Если вы ищете ценные ответы, которые помогут вам в учебе, то, будучи студентом, вы можете воспользоваться помощью профессионалов, которые могут помочь вам с различными видами деятельности и желаемой работой. С помощью компании, которая профессионально оказывает вам желаемую субъективную помощь, чтобы выполнить работу в нужном месте и в нужное время.
Если вы ищете домашнее задание по физике, то с помощью онлайн-мастеров Class Hero вы можете выполнять свою работу, не беспокоясь. Вы можете просто увеличить свои шансы на получение конкретной помощи от специалистов, которые готовы выполнить объемную работу по физике от вашего имени. Мы уделяем внимание всем вашим проблемам, связанным с домашним заданием по физике, с которыми вы сталкивались в течение длительного времени, чтобы вы получили адекватную работу.
ЗАПЛАТИТЕ КОМУ-ТО, ЧТОБЫ СДЕЛАЛ ЗА МЕНЯ МОЕ СООБЩЕНИЕ ПО ФИЗИКЕ
Физика — это вдохновляющий научный опыт, который вдохновляет молодежь и расширяет границы нашего понимания природы. Соответственно, написать статью по физике непросто. Online Class Hero предлагает вам ознакомиться с экспозициями материаловедения, независимо от того, насколько они сложны.
Online Class Hero всегда к вашим услугам. Мы довольны тем, что сделали, наша история еще сочиняется, и новые части добавляются постоянно. Мы будем вашим автором статьи по физике. Наши опытные ученые могут составить для вас статьи по физике с повышенными ожиданиями.
ОНЛАЙН УРОК ФИЗИКИ
ОНЛАЙН ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ
ОНЛАЙН ЭКЗАМЕН ПО ФИЗИКЕ
ПРОЙДИТЕ МОЙ ОНЛАЙН-ТЕСТ ПО ФИЗИКЕ
Тест по физике является важной частью институциональной системы. Если вы студент и устали от этих викторин и тестов по физике, то пришло время связаться с нами. Потому что Online Class Hero придумал уникальных и высокообразованных профессоров физики, которые будут проходить ваш тест по физике от вашего имени.
В онлайн-классе Hero есть профессионалы и опытные эксперты по физике, которые могут посетить вашу викторину по физике, обеспечив оценки не ниже A-B. Свяжитесь с нами сейчас, и мы сразу же начнем вашу викторину!
ПРОЙДИТЕ МОЙ ОНЛАЙН-ТЕСТ ИЛИ ЭКЗАМЕН ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ МЕНЯ
Физика является жизненно важным компонентом в обучении научных экспертов, архитекторов и исследователей ПК, а также специалистов в области других физических и биомедицинских наук. В связи с этим жизненно важно получить достойные оценки по предмету.
С помощью узкоспециализированных профессионалов, а также инструкторов нашего портала, которые являются специалистами по физике, Online Class Hero просто организовала высокий уровень обслуживания для предоставления. Учащиеся могут каждый раз связываться с Online Class Hero, чтобы просто получить надежную команду с опытным тестом по физике или помощью на экзамене. У нас есть огромная рабочая сила, которая всегда рядом, чтобы дать вам заметные решения, независимо от того, является ли это обычным тестом по физике, еженедельным экзаменом по физике, выпускным экзаменом, промежуточным экзаменом или любым другим экзаменом. Вы всегда в безопасности после того, как наняли экспертов для академической помощи, которая вам нужна больше всего с отличной стратегией и тактикой.
ЗАПЛАТИТЕ КОМУ-ТО, ЧТОБЫ ВЫПОЛНИЛИ МОЮ ФИЗИКУ ОБСУЖДЕНИЕ ДЛЯ МЕНЯ
Дискуссионные форумы по физике в настоящее время настолько регулярны для совместных усилий дублеров, особенно в физике, поскольку они способствуют сотрудничеству между дифференцированными группами людей. Тем не менее, большая часть дублеров занята многочисленными упражнениями и пренебрегает внесением своего вклада в обсуждение.
Если вы не хотите ничего пропустить в обсуждении, свяжитесь с Online Class Hero.
Онлайн-класс Героя имеет большое количество специалистов, которые ведут отчеты о ваших онлайн-дискуссиях по физике и реагируют на них довольно живо. Все наши сообщения на форумах составлены нашими авторами-экспертами. Вы должны просто потратить небольшую сумму, чтобы заплатить кому-нибудь в Online Class Hero, чтобы он взял ваши форумы для обсуждения физики для вас.
математика, физика, химия, иностранные и русский языки
Если вы до сих пор спрашиваете, для чего нужны приложения по английскому, математике или физике, мы готовы вам ответить: они помогают студентам, которые не усвоили учебный материал, а услуги репетитора позволить себе не могут, подтянуть свои знания на должный уровень.
Вот тут и наступает время бесплатных мобильных приложений. Спасибо 21 веку за современные технологии, а нашему телеграм-каналу за полезные статьи!
Приложения по математике
MalMath
Начнем с мобильного приложения математики. MalMath — полезное бесплатное приложение, которое не требует подключения к интернету. Но сразу хотим отметить, что для совсем новичков в математике это приложение не подойдет. Оно рассчитано на тех, кто уже хорошо знаком с предметом и хочет углубить свои знания.
Принцип работы максимально прост: вводите нужную задачу и получаете ответ с подробным объяснением. При помощи MalMath вы справитесь с такими страшными словами, как интегралы, дифференциалы, пределы и тригонометрия.
PhotoMath
PhotoMath — удобное в использовании приложение на телефон для математики. Нужно всего лишь навести камеру на математическую задачу, которую хотите решить, — и программа выдаст ответ с пошаговым решением.
Самое прекрасное, что приложение прочитает не только печатный текст, но и разберет даже каракули, потому что «заточено» на распознавание любого почерка.
Решение уравнений по шагам
Это калькулятор, в котором можно решить любые типы упражнений (исключение – дифференциальные). Он покажет ошибку в длинной цепочке решений и предложит свой вариант.
Прекрасно подходит для тех, кто проходит квадратные и тригонометрические уравнения, так как тут можно посмотреть их подробное решение.
MyScript Calculator (калькулятор)
Этот калькулятор подходит для быстрых решений, когда нет времени на набор данных. Можно просто начертить пример, а приложение само распознает его по почерку, заменит на классические математические знаки и выдаст решение.
Есть в обоих вариантах — Android / iOS.
Приложения по физике
«Физика»
Мобильное приложение с максимально креативным названием «Физика» — очень полезное и доступное, не требует подключения к интернету.
Это сборник более 200 формул, которые логично распределены по разделам. Чтобы найти нужную формулу, просто введите ее название.
Приложение можно скачать в App Store за символическую стоимость. Есть аналоги для Android, но они все платные.
Snapshots of the universe
Здесь представлены интерактивные эксперименты, которые в увлекательной форме расскажут и объяснят законы астрофизики.
Почему планету вращаются вокруг Солнца, как понять теорию относительности и многое другое вы узнаете в наглядной форме, а не из сухого учебника.
Два больших минуса: приложение на английском и платное. Но стоимость небольшая, так что каждый сможет себе позволить скачать его.
Бетафизикс
Стоит просто сделать фото задачи, как приложение тут же выдаст решение. Получить правильный ответ можно также по ключевым словам: приложение найдет базовые формулы и приведет табличные формулы величин.
Отлично подходит для тех, у кого нет времени копаться в конспекте для поиска одной формулы. В приложении представлены не все, но самые основные направления. Дополнений ждите в обновлениях. А пока скачивайте, что есть.
Slower Light
Тут можно изучить законы физики в игровой форме. Вы узнаете, как будет выглядеть мир, если вдруг придется двигаться со скоростью света.
Знатоки оценят детализацию – игра довольно хорошо продумана.
Игрок получит объяснения всем увиденным в ходе игры эффектам сразу после прохождения. И в голове сразу все встанет на свои места.
Единственный минус – игра на английском. Но вы все равно качайте.
Приложения по химии
«Химия» и «Химия Х10»
Эти бесплатные приложения очень похожи друг на друга и выполняют идентичные функции. С их помощью можно решить задачу любой сложности, просто введя ее в приложение и получив ответ с подробным описанием решения.
Также там есть такие нужные и незаменимые фишки как калькулятор молярных масс, огромное количество шпаргалок по всем разделам химии, конвертер величин, таблица растворимости веществ, ну и, естественно, таблица Менделеева со справочной информацией по каждому элементу.
Инструментальный ящик
Первый помощник школьников и студентов, в котором есть все необходимое: периодическая таблица, информация о физических и электронных свойствах каждого элемента.
Бесплатно можно получить доступ к таблице растворимости, физическим константам, данным о длине волн в ЯМР, характеристикам растворителей (вязкости, преломления света и пр.).
В платной версии можно вдобавок решить уравнения реакций и произвести расчеты.
Представлен только для Андроид.
СHEMISTRY ALLIE
Хоть эта красочная химическая викторина и на английском языке, вам она понравится. Здесь можно проверить знания на совершено разные темы: название элементов, определение атомного ядра, формулы, поиск коэффициента уравнения и многое другое.
На ответ дают только 10 секунд. Если игрок допускает 5 ошибок, придется начать заново.
Можно найти и для Андроида, и для iOS.
FLASHCARDS
В основе приложения одна из самых действенных систем для запоминания – карточная методика.
Оформлено очень красочно. С его помощью можно эффективно запомнить символы и названия, картинки и группы, имеющие отношения к элементу.
Для раздумий дается неограниченное количество времени. Ответ получаете, когда нажимаете на экран.
Английский язык приложения здесь вообще никак не мешает. Скачивайте и наслаждайтесь качественной HD-графикой.
Есть только в версии Андроид.
Химикэт
Умный помощник для расчета молярных масс, уравнений химических реакций, решения цепочек уравнений и прочих полезностей.
Задания представлены в виде тестов и задач. Скачать пока можно только для андроидов.
Приложения по русскому языку
«Грамматика русского языка»
Не обойдем стороной приложение «Грамматика русского языка». Это учебное пособие, составленное в виде таблиц и схем. В приложении просто и доступно изложены основные правила грамматики русского языка.
Орфография русского языка
Приложение «Орфография русского языка» обязательно должно быть у вас на телефоне. Здесь вам и тест, и викторина, и игра в одном флаконе. Слова, в которых игрок допустил ошибки, непременно появятся в других заданиях и тестах. Поэтому будьте уверены: вы запомните их правописание, хотите или нет.
Отлично подходит для подготовки к ЕГЭ по русскому. Скачивайте на свой Андроид и тренируйтесь в удобное время.
Краткие содержания
Больше подходит для школьников, но и студентам поможет освежить память.
Здесь представлено 30 литературных произведений. Все в сокращенном виде, что экономит массу времени.
Спокойно работает без подключения к интернету, так что связь – не проблема. Скачать могут все, у кого андроид.
Слово дня
Мобильный толковый словарь, который всегда у вас в кармане. Каждый день вы получаете новое слово или термин, значение которого неизвестно большинству.
Здесь представлены определения из словарей Ожегова и Даля, а также других авторитетных источников. «Фишка» в том, что все термины адаптированы в емкие и краткие определения, чтобы было как можно проще.
Скачать могут владельцы Apple.
Приложения для изучения иностранных языков
Duolingo
Полностью бесплатное приложение. Которое считается одним из лучших для изучения иностранных языков.
Обучение проходит в форме игры, язык усваивается легко и непринужденно, совершенно незаметно для играющего.
Неправильный ответ грозит потерей жизни. Даже небольшой урок позволит вам продвинуться вперед.
Присутствует на обеих платформах: Android | iOS
English Grammar Test
Хромает грамматика? Держите отличное приложение. Здесь около 60 тестов и 1200 заданий на оттачивание грамматических умений и навыков.
Один вопрос – одна тема. Скачать могут владельцы Андроид.
Dict EN-RU
Для тех, кто не хочет таскать с собой громоздкие словари.
Прекрасное приложение не только для студентов и школьников, но и для всех, чья деятельность напрямую не связана с английским.
Есть в обоих вариантах: Андроид и Apple
ABBYY Lingvo Live
Один из самых полных и всесторонних словарей для школьников и студентов. В этой версии удалось разместить больше 140 словарей по 15 языкам (в том числе профессиональные и фразеологические), толковые словари, полнотекстовые переводы и карточки для запоминания.
Есть в обеих версиях — Android и iOS.
Google Переводчик
С этой программой многие знакомы по полноценной версии в одноименном поисковике. Однако созрела необходимость в создании приложения, которым человек может пользоваться вне зоны доступа сети. Причем скорость перевода при этом совершенно не теряется.
Пользователи оценили режим камеры, в котором слово или выражение можно просто сфотографировать, как переводчик тут же выдаст перевод.
Приложение радует пользователей iOS и Android.
Универсальные мобильные приложения для учебы
Знания
Пользователи Android могут задать вопрос в приложении и получить на него полноценный ответ или подсказку. Совершенно бесплатно и чаще всего качественно, хоть ответы дают другие пользователи сети.
Это вам не отличница Маша Перепелкина, которая не дает списать из-за жадности. Тут все делятся знаниями со всеми, причем совершенно бескорыстно.
Умный будильник
Идеален для тех, кто не может подняться с первого призыва будильника.
Знакомы с ситуацией, когда отключаешь будильник после звонка и переворачиваешься на другой бок, чтобы поспать еще 3 минутки, а потом просыпаешься через полтора часа?
Если с вами такое случается чаще чем раз в месяц, скачивайте это приложение для Android. Теперь простого нажатия кнопки будет недостаточно. Чтобы он замолчал, придется таки проснуться и решить задачу.
Не бойтесь, не логарифмы. Задачи простые ровно настолько, чтобы разбудить мозг.
Recordium
Диктофонов сегодня хоть отбавляй. Чем это приложение привлекает своих пользователей, так это возможностью выделить главные моменты в записи. Теперь не придется часами прослушивать все лекции – достаточно просто нажать на выделенный фрагмент.
Приложение доступно пользователям на iOS.
Наверняка эти приложения не раз выручат вас на экзаменах и контрольных. А если нет, то рядом всегда будет сервис помощи студентам, который уж точно разберется с любой формулой или правилом.
▶▷▶ физика задачи с ответами и решениями решебник онлайн
▶▷▶ физика задачи с ответами и решениями решебник онлайн
Интерфейс
Русский/Английский
Тип лицензия
Free
Кол-во просмотров
257
Кол-во загрузок
132 раз
Обновление:
26-11-2018
физика задачи с ответами и решениями решебник онлайн — Yahoo Search Results Yahoo Web Search Sign in Mail Go to Mail» data-nosubject=»[No Subject]» data-timestamp=’short’ Help Account Info Yahoo Home Settings Home News Mail Finance Tumblr Weather Sports Messenger Settings Want more to discover? Make Yahoo Your Home Page See breaking news more every time you open your browser Add it now No Thanks Yahoo Search query Web Images Video News Local Answers Shopping Recipes Sports Finance Dictionary More Anytime Past day Past week Past month Anytime Get beautiful photos on every new browser window Download Физика Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ allengorg/d/phys/phys167htm Cached Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике, из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Физика Задачи с ответами и решениями (Черноуцан АИ) bookreorg/reader?file=1347998 Cached Самая большая электронная читалка рунета Поиск книг и журналов Физика Задачи с ответами и решениями (Черноуцан А И ) Физика — Задачи с ответами и решениями — Черноуцан АИ nasholcom … Экзамены по Физике Название: Физика — Задачи с ответами и решениями Автор: Черноуцан А И 2001 Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике, из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Физика Задачи С Ответами И Решениями Решебник Онлайн — Image Results More Физика Задачи С Ответами И Решениями Решебник Онлайн images Сборник задач по физике | Задачи по физике zadachi-po-fizikeelectrichelpru/sbornik-zadach-po-fizike Cached Физика 10 класс Определение ЭДС и внутреннего сопротивления аккумулятора Поделитесь с Физика черноуцан решебник — PDF docplayerru/79253659-Fizika-chernoucan Cached Задачи с ответами и решениями Автор: Черноуцан А Физика черноуцан решебник Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике, из них почти 400 задач с решениями , остальные А и черноуцан физика задачи с ответами и решениями решебник voprosmailru/fizike/a-i-chernoutsan-fizika-zadachi-s Cached У нас вы можете скачать книгу а и черноуцан физика задачи с ответами и решениями решебник в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf! Физика артеменков 8 класс задачи с решениями и ответами henogконтрактные-агрегатырф/page Cached Физика артеменков 8 класс задачи с решениями и ответами К уроку физики — allengru В книжном интернет-магазине ozon можно купить учебник Физика денис александрович,жумаев Решение задач по физике — allengorg allengorg/edu/phys2htm Cached Физика и математика ( с отв и решениями ) Задачи по физике вступительных экзаменов в МАИ В 1996 году Демков ВП, Кременцова ЮН и др ФизМат БАНК — Сборники задач по физике fizmatbankru/plugphp?e=tasksbookid=85 Cached Физика Задачи с ответами и решениями , Черноуцан А И , 2009 год Пособие содержит порядка 1600 задач по всем темам школьной физики Задачи по физике и математике с решениями и ответами | Самые earthzru/solves~15~t10 Cached Задачи по физике и математике с решениями и ответами В советско-французском эксперименте по оптической локации Луны импульсное излучение рубинового лазера на длине волны $\lambda = 0,69 мкм$ направлялось с помощью Promotional Results For You Free Download | Mozilla Firefox ® Web Browser wwwmozillaorg Download Firefox — the faster, smarter, easier way to browse the web and all of Yahoo 1 2 3 4 5 Next 22,900 results Settings Help Suggestions Privacy (Updated) Terms (Updated) Advertise About ads About this page Powered by Bing™
2008 Сборник вопросов и задач по физике 10-11 класс Гольдфарб НИ
до весьма нетривиальных
но имеют другой порядок Если в представленных решебниках нет нужного вам автора или решения
Сезонов ЮИ
Кременцова ЮН и др ФизМат БАНК — Сборники задач по физике fizmatbankru/plugphp?e=tasksbookid=85 Cached Физика Задачи с ответами и решениями
EPUB
из них почти 400 задач с решениями
Яндекс Яндекс Найти Поиск Поиск Картинки Видео Карты Маркет Новости ТВ онлайн Знатоки Коллекции Музыка Переводчик Диск Почта Все Ещё Дополнительная информация о запросе Показаны результаты для Нижнего Новгорода Москва 1 Физика Задачи с ответами и решениями , Черноуцан fizmatbankru › ФизМат банк Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ, 2009 Сборник задач по общему курсу ФИЗИКИ Волькенштейн ВС, 2008 Сборник задач по курсу физики Трофимова ТИ, 2008 Сборник вопросов и задач по физике Читать ещё Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ, 2009 Сборник задач по общему курсу ФИЗИКИ Волькенштейн ВС, 2008 Сборник задач по курсу физики Трофимова ТИ, 2008 Сборник вопросов и задач по физике 10-11 класс Гольдфарб НИ, 1982 Задачи по общей физике Иродов ИЕ, 1979 Сборник задач по общему курсу физики Волькенштейн ВС, 1997 Сборник задач по физике Кашина СИ, Сезонов ЮИ, 2010 Физика Задачи для поступающих в ВУЗы Бендриков ГА,Буховцев ББ,Керженцев ВВ,Мякишев ГЯ, 2005 Физика Методические указания и контрольные задания Пособие содержит порядка 1600 задач по всем темам школьной физики Предназначено для самостоятельной работы школьников и абитуриентов Скрыть 2 Задач по физике с решениями по разделам Динамика Постоянный ток EasyFizikaru › Задачи по физике Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Задачи по всем разделам физики с решениями : механика, термодинамика, электричество, квантовая и ядерная физика Подробные решения задач со схемами и формулами 3 Задачи по физике с решениями | Решение задач по Динамика (53) Волны де Бройля (2) taskhelpru › Задачи Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Поиск по задачам по физике Задачи по физике с решениями : чтобы найти нужную — вбейте начало условия в строку поиска Задачи по физике с решениями Поиск по условиям задач Применить Читать ещё Поиск по задачам по физике Задачи по физике с решениями : чтобы найти нужную — вбейте начало условия в строку поиска Задачи по физике с решениями Поиск по условиям задач Применить С гладкой наклонной плоскости, составляющей угол 43 градусов с горизонтом, соскальзывает шарик с высоты 35м, в конце наклонной плоскости он упруго ударяется о горизонтальную плоскость Найти максимальную высоту, на которую поднимется шарик после удара Трение при скольжении не учитывать, а шарик считать материальной точкой Скрыть 4 Бесплатное решение задач по физике онлайн podpartoyru Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Бесплатное решение задач по физике онлайн 5 Физика Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ allengorg › d/phys/phys167htm Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ 8-е изд — М: 2011 — 352с М: 2001 Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике , из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Читать ещё Задачи с ответами и решениями Черноуцан АИ 8-е изд — М: 2011 — 352с М: 2001 — 336с Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике , из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Задачи охватывают все темы программы вступительных экзаменов в вузы Особенностью данного пособия является весьма широкий спектр трудности задач , как решенных , так и предлагаемых для самостоятельного решения : от самых простых, обучающих писать элементарные уравнения и иллюстрирующих основные законы физики , до весьма нетривиальных, соответствующих по уровню предлаг Скрыть 6 Сборник задач по физике | Задачи по физике zadachi-po-fizikeelectrichelpru › sbornik…fizike/ Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Задача №8 Длина световой волны Категория: Законы взаимодействия и движения тел Поделитесь с друзьями: Решение физических задач Содержание Законы постоянного тока Читать ещё Задача №8 Длина световой волны Категория: Законы взаимодействия и движения тел Задача №54 Определение положения поезда Задача №48 Поделитесь с друзьями: Решение физических задач Содержание Законы постоянного тока Скрыть 7 Решение задач : физика онлайн , поиск решений reshenie-zadachcomua Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Сайт контрольных задач по общей физике — готовые решения и ответы Каждый день на сайт добавляются как решенные задачи , так и задачи -программы, в условии которых можно изменить числа и получить решение онлайн Читать ещё Сайт контрольных задач по общей физике — готовые решения и ответы Каждый день на сайт добавляются как решенные задачи , так и задачи -программы, в условии которых можно изменить числа и получить решение онлайн Решение формируется в файле word на лету На данный момент на сайте более 10500 задач по физике Константы в физике Ускорение свободного падения Скрыть 8 ГДЗ по Физике , решебник и ответы онлайн GDZru › fizika/ Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте ГДЗ: Спиши готовые домашние задания по Физика , решебник и ответы онлайн И тут на помощь может придти ГДЗ — пособие, содержащее все необходимые формулы и ответы на популярные задачи Решебник содержит все, что нужно для того Читать ещё ГДЗ: Спиши готовые домашние задания по Физика , решебник и ответы онлайн на GDZru И тут на помощь может придти ГДЗ — пособие, содержащее все необходимые формулы и ответы на популярные задачи Порой, школьники не могут сделать то или иное домашнее задание по физике — родители им не помощники, они многое уже не понят из программы, а обращаться к репетиторам могут себе позволить далеко не все Решебник содержит все, что нужно для того, чтобы «пятерка» стала для тебя обычной оценкой за знания по физике ! Тем более, что постоянно тренируясь с этим учебным пособием, ты сможешь легко разбираться во всех физических аспектах Скрыть 9 Физика задачи с ответами и решениями решебник онлайн — смотрите картинки ЯндексКартинки › физика задачи с ответами и решениями решебник Пожаловаться Информация о сайте Ещё картинки 10 Бесплатный решебник Иродова по физике 1979 г онлайн studassistentru › irodov Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Задачи по физике с решениями из задачника Иродова ЕА бесплатно Решебник Иродова соответствуют изданию 1979 г В нем представлены различные задачи по общей физике Читать ещё Задачи по физике с решениями из задачника Иродова ЕА бесплатно Решебник Иродова соответствуют изданию 1979 г В нем представлены различные задачи по общей физике Чтобы было легче, вы можете скачать электронную версию задачника Иродова В других изданиях задачи по физике те же, но имеют другой порядок Если в представленных решебниках нет нужного вам автора или решения , то вы можете попробовать найти через поиск на сайте решение задач по тексту условия Если нужной Вам задачи не оказалось на сайте, вы можеже посмотреть ближайшие к ней, поскольку рядом стоящие задачи похожи, соответственно и их решения тоже Скрыть Физика — Задачи с ответами и решениями — Черноуцан nasholcom › …fizika-zadachi-s-otvetami…resheniyami… Сохранённая копия Показать ещё с сайта Пожаловаться Информация о сайте Название: Физика — Задачи с ответами и решениями Автор: Черноуцан АИ Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике , из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Читать ещё Название: Физика — Задачи с ответами и решениями Автор: Черноуцан АИ 2001 Пособие содержит более полутора тысяч задач по элементарной физике , из них почти 400 задач с решениями , остальные — с указаниями и ответами Задачи охватывают все темы программы вступительных экзаменов в ВУЗы Особенностью данного пособия является весьма широкий спектр трудности задач , как решенных , так и предлагаемых для самостоятельного решения : от самых простых, обучающих писать элементарные уравнения и иллюстрирующих основные законы физики , до весьма нетривиальных, соответствующих по уровню предлагаемым на приемн Скрыть Физика Задачи с ответами и решениями Алексей / ozonru Бестселлеры Новинки Перечень учебников 2017/2018 OZON Гид ozonru › Физика-Задачи-с-отве Не подходит по запросу Спам или мошенничество Мешает видеть результаты Информация о сайте реклама Любые книги, авторы и издания Найди свою книгу сейчас! Магазин на Маркете Скачать и читать книгу Зорина – ЕГЭ 2017 Новинки Популярное Аудиокниги litresru Не подходит по запросу Спам или мошенничество Мешает видеть результаты Информация о сайте реклама Физика Решение задач Сдаем без проблем! в pdf, онлайн 18+ Вместе с « физика задачи с ответами и решениями решебник онлайн » ищут: физика задачи с ответами и решениями по данным таблицы составьте задачи и решите их физика 8 класс физика кинематика теория и формулы с пояснениями и задачи задачи на скорость 7 класс физика физика задачи с ответами и решениями черноуцан аи физика задачи с блоками физика задачи с ответами и решениями черноуцан аи купить физика задачи с пружинами физика 10 класс мякишев гдз задачи для самостоятельного решения 1 2 3 4 5 дальше Браузер Предложит замену неверному адресу сайта 0+ Установить
exir.
ru — Бесплатное решение задач по физике: Иродов, Чертов…
Exir.ru receives any estimated 4,254 unique visitors and 25,524 unique page views per day. Revenue gained from these much visits may be $51 per day from various advertising sources. The estimated worth of site is $42,880. Alexa global rank is 94,866. Maximum no. of users comes from Russia. Rank in Russia is 4,168.
MCHOST is ISP, hosted on IP 178.208.83.38 in Country Russia.
META INFORMATION
Title
Бесплатное решение задач по физике: Иродов, Чертов, Савельев, Волькенштейн, Трофимова, Яблонский, Мещерский
Description
Решенные задачи по физике и теоретической механике из распространенных задачников. Поиск по условиям задач, бесплатный просмотр решений в режиме онлайн, помощь на форуме
Keywords
решение задач физика решебник Иродов Чертов Волькенштейн Трофимова Мещерский теоретическая механика Яблонский
Content Type
windows-1251
Alexa rank
Maximum Traffic Received
Russia
Rank in Russia
4168
Alexa Rank
94866
Rank Improved in last 3 Months
-40024
Reach Rank
99828
Daily unique visits
4254
Daily Page Views
25524
Income Per Day
$51. 05
Estimated worth
$42880
ALEXA GRAPHICS
GENERAL HTML INFORMATION
Type
Status
HTML 5
Responsive Website
HTML SIZE INFORMATION
Text / Code Ratio
31.03 %
exir.ru has a website text/code ratio of 31. 03 %. Search engine crawlers tend to not pick up pages with inadequate content.
Присылайте решения задач, отсутствующих на сайте! Ваши решения будут опубликованы и помогут другим студентам.
COLOR ANALYSIS
#f0f0f0
#d8d8d8
#ffffff
#c0c0c0
#a8a8a8
#f0ffff
#48c0d8
#00a8d8
#f0f0ff
#30a8d8
#00c0f0
#f0fff0
#fffff0
#fff0f0
#90c0d8
#90d8f0
#fff0ff
#909090
#60a8c0
#787878
#60d8f0
WEBSITE SERVER INFORMATION
Service Provider (ISP)
MCHOST
Hosted IP Address
178. 208.83.38
Hosted Country
Russia
Host Region
Sverdlovskaya Oblast’ , Pervouralsk
Latitude and Longitude
56.8976 : 59.9741
WEBSITES USING THE SAME C CLASS IP
Icon
Domain
IP
Alexa Rank
Crazylink.ru
178.208. 83.13
178.219
Askimam.ru
178.208.83.15
821.424
Cvetamira.ru
178.208.83.16
374.985
Wara.ru
178.208.83.21
194.638
Cla***ifikators.ru
178. 208.83.23
103.507
Morphologyonline.ru
178.208.83.23
37.995
Rupolitshow.ru
178.208.83.26
206.921
Kodifikant.ru
178.208.83.26
33.520
Tanuna.ru
178. 208.83.28
122.999
Tehnika.expert
178.208.83.34
109.548
Borodinaprotivbuzovoi.ru
178.208.83.35
628.008
Download-Software.ru
178.208.83.37
86.118
Mingkh.ru
178. 208.83.39
71.927
Wikislovo.ru
178.208.83.43
170.697
Safeco.az
178.208.83.55
1.784.226
Souz.info
178.208.83.55
6.506.792
COUNTRIES
More
Cambodia2 site
Ukraine321 site
Finland288 site
United Kingdom2. 722 site
Brunei Darussalam4 site
Iran, Islamic Rep…668 site
Togo1 site
Kenya13 site
Germany4.467 site
Brazil658 site
Israel52 site
Pakistan24 site
Last Updated Websites
Naijabuzz300.com
Filmy4Wap.techstag.in
Icdrama.to
Vpnbook.com
a***istir.biz
123Moviesfree.net
Betika.et
Tamilyogi.cool
Crazytime.com
Happymodpro. com
Hdabla.net
Robentv.com
Last viewed websites
Lebedev.ru
Exir.ru
Filmywap.one
Bnt.bg
Committeetobridgethegap.org
Why3.lri.fr
Nnu.ng
Acientistaagricola.pt
Tibits.ch
Vapor-Villa.myshopify.com
Bazar.bg
Chartiran.com
LASTEST ANALYZED WEBSITES
Robentv.com
h*****prn.com
Scoreland.com
Putlocker.ma
Putlocker-New. site
F2Movies.org
Flipkart.com
Smachizo.com
p****ktube.com
Javlv.com
Morshynska.ua
Yagodki.com
HOW DO I REMOVE MY WEBSITE ?
REPORT THIS WEBSITE
1.7 Решение задач по физике — University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Опишите процесс разработки стратегии решения проблем.
Объясните, как найти численное решение задачи.
Кратко опишите процесс оценки значимости численного решения задачи.
Рисунок
1.13
Навыки решения задач необходимы для вашего успеха в физике. (кредит: «scui3asteveo»/Flickr)
Навыки решения задач совершенно необходимы для успеха в количественном курсе физики. Что еще более важно, способность применять общие физические принципы, обычно представляемые уравнениями, к конкретным ситуациям является очень мощной формой знания. Это намного мощнее, чем запоминание списка фактов. Аналитические навыки и способность решать проблемы могут быть применены к новым ситуациям, в то время как список фактов не может быть достаточно длинным, чтобы охватить все возможные обстоятельства. Такие аналитические навыки полезны как для решения задач в этом тексте, так и для применения физики в повседневной жизни.
Как вы, вероятно, хорошо знаете, для решения проблем требуется определенный творческий подход и проницательность. Никакая жесткая процедура не работает каждый раз. Креативность и проницательность растут с опытом. С практикой основы решения проблем становятся почти автоматическими. Один из способов попрактиковаться — прорабатывать примеры текста для себя во время чтения. Другой вариант — проработать как можно больше задач в конце раздела, начиная с самых простых, чтобы укрепить уверенность, а затем переходя к более сложным. После того, как вы начнете заниматься физикой, вы увидите ее вокруг себя и сможете начать применять ее к ситуациям, с которыми сталкиваетесь за пределами классной комнаты, точно так же, как это делается во многих приложениях в этом учебнике.
Хотя простого пошагового метода, подходящего для решения каждой проблемы, не существует, описанный ниже трехэтапный процесс облегчает решение проблемы и делает его более осмысленным. Три этапа — это стратегия, решение и значимость. Этот процесс используется в примерах по всей книге. Здесь мы рассмотрим каждый этап процесса по очереди.
Стратегия
Стратегия — это начальный этап решения проблемы. Идея состоит в том, чтобы точно выяснить, в чем заключается проблема, а затем разработать стратегию ее решения. Вот некоторые общие рекомендации для этого этапа:
Изучите ситуацию, чтобы определить, какие физические принципы задействованы . Часто бывает полезно сначала нарисовать простой набросок . Вам часто нужно решить, какое направление является положительным, и отметить это на своем эскизе. Когда вы определили физические принципы, гораздо легче найти и применить уравнения, представляющие эти принципы. Хотя найти правильное уравнение очень важно, имейте в виду, что уравнения представляют собой физические принципы, законы природы и отношения между физическими величинами. Без концептуального понимания проблемы численное решение не имеет смысла.
Составьте список того, что дано или может быть выведено из заявленной проблемы (укажите «известные») . Многие проблемы сформулированы очень кратко и требуют некоторого изучения, чтобы определить, что известно. На этом этапе также может быть очень полезным рисование эскиза. Формальная идентификация известных имеет особое значение при применении физики к реальным ситуациям. Например, слово остановился означает, что в этот момент скорость равна нулю. Кроме того, мы часто можем принять начальное время и положение за ноль, выбрав соответствующую систему координат.
Определите, что именно нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные) . Особенно в сложных задачах не всегда очевидно, что нужно найти и в какой последовательности. Составление списка может помочь выявить неизвестные.
Определите, какие физические принципы помогут вам решить проблему . Поскольку физические принципы имеют тенденцию выражаться в виде математических уравнений, здесь может помочь список известных и неизвестных. Легче всего, если вы сможете найти уравнения, содержащие только одно неизвестное, то есть все остальные переменные известны, так что вы сможете легко найти неизвестное. Если уравнение содержит более одного неизвестного, то для решения задачи необходимы дополнительные уравнения. В некоторых задачах необходимо определить несколько неизвестных, чтобы получить наиболее необходимое. В таких задачах особенно важно помнить о физических принципах, чтобы не заблудиться в море уравнений. Возможно, вам придется использовать два (или более) разных уравнения, чтобы получить окончательный ответ.
Раствор
Этап решения — это когда вы занимаетесь математикой. Подставьте известные величины (вместе с их единицами измерения) в соответствующее уравнение и получите численное решение с единицами измерения . То есть проделайте алгебру, исчисление, геометрию или арифметику, необходимые для нахождения неизвестного из известного, убедившись, что в вычислениях используются единицы измерения. Этот шаг явно важен, потому что он дает числовой ответ вместе с его единицами измерения. Обратите внимание, однако, что этот этап составляет лишь одну треть всего процесса решения проблемы.
Значение
После того, как вы сделали математику на этапе решения проблемы, возникает искушение подумать, что вы закончили. Но всегда помните, что физика — это не математика. Скорее, занимаясь физикой, мы используем математику как инструмент, помогающий нам понять природу. Итак, после получения числового ответа всегда следует оценивать его значимость:
Проверьте свои единицы. Если единицы измерения ответа неверны, значит, была допущена ошибка, и вам следует вернуться к предыдущим шагам, чтобы найти ее. Один из способов найти ошибку — проверить все уравнения, которые вы вывели, на согласованность размеров. Однако имейте в виду, что правильные единицы измерения не гарантируют правильность числовой части ответа.
Проверьте ответ, чтобы убедиться, что он разумен. Имеет ли это смысл? Этот шаг чрезвычайно важен: – цель физики – точно описать природу. Чтобы определить, является ли ответ разумным, проверьте как его величину, так и его знак, в дополнение к его единицам измерения. Величина должна соответствовать приблизительной оценке того, какой она должна быть. Его также следует разумно сравнивать с величинами других величин того же типа. Знак обычно говорит вам о направлении и должен соответствовать вашим прежним ожиданиям. Ваше суждение улучшится по мере того, как вы будете решать больше физических задач, и у вас появится возможность делать более точные суждения о том, адекватно ли природа описана ответом на задачу. Этот шаг возвращает проблеме ее концептуальное значение. Если вы можете судить о том, является ли ответ разумным, у вас есть более глубокое понимание физики, чем просто возможность решить проблему механически.
Проверьте, не сообщает ли ответ что-нибудь интересное. Что это значит? Это обратная сторона вопроса: есть ли смысл? В конечном счете, физика — это понимание природы, и мы решаем физические задачи, чтобы немного узнать о том, как работает природа. Поэтому, предполагая, что ответ действительно имеет смысл, вы всегда должны уделить время тому, чтобы посмотреть, говорит ли он вам что-то о мире, что вы находите интересным. Даже если ответ на эту конкретную проблему вам не очень интересен, как насчет метода, который вы использовали для ее решения? Можно ли адаптировать метод для ответа на интересующий вас вопрос? Во многих отношениях наука движется вперед, отвечая на подобные вопросы.
Примеры задач и решений по физике
Обучение решению задач по физике является важной частью изучения физики. Вот коллекция примеров задач и решений по физике, которые помогут вам решать наборы задач и понимать концепции и работу с формулами:
Советы по домашнему заданию по физике Домашнее задание по физике может быть сложным! Получите советы , которые помогут упростить задачу.
Примеры преобразования единиц измерения
Сейчас слишком много примеров преобразования единиц измерения, чтобы перечислить их в этом месте. Эта страница Примеры преобразования единиц измерения представляет собой более полный список проработанных примеров задач.
Уравнения движения Ньютона Примеры задач
Уравнения движения – пример с постоянным ускорением Эта примерная задача с уравнениями движения состоит из скользящего блока с постоянным ускорением. Он использует уравнения движения для расчета положения и скорости в заданное время, а также времени и положения в заданной скорости.
Уравнения движения Пример задачи – постоянное ускорение В этом примере задачи используются уравнения движения при постоянном ускорении, чтобы найти положение, скорость и ускорение тормозящегося транспортного средства.
Уравнения движения Пример задачи – перехват
В этом примере задачи используются уравнения движения для постоянного ускорения для расчета времени, необходимого одному транспортному средству, чтобы догнать другое транспортное средство, движущееся с постоянной скоростью.
Пример задачи с вертикальным движением — подбрасывание монеты Вот пример применения уравнений движения при постоянном ускорении для определения максимальной высоты, скорости и времени полета монеты, брошенной в колодец. Эту задачу можно изменить, чтобы решить любой объект, брошенный вертикально или сброшенный с высокого здания или с любой высоты. Этот тип задач представляет собой распространенную домашнюю задачу по уравнению движения.
Пример задачи о движении снаряда В этом примере задачи показано, как найти различные переменные, связанные с параболическим движением снаряда.
Акселерометр и инерция Пример задачи Акселерометры — это устройства для измерения или определения ускорения путем измерения изменений, происходящих при ускорении системы. В этом примере задачи используется одна из простейших форм акселерометра — груз, подвешенный к жесткому стержню или проволоке. Когда система ускоряется, подвешенный груз отклоняется от положения покоя. В этом примере выводится связь между этим углом, ускорением и ускорением свободного падения. Затем он вычисляет ускорение силы тяжести неизвестной планеты.
Вес в лифте Вы когда-нибудь задумывались, почему вы чувствуете себя немного тяжелее в лифте, когда он начинает двигаться вверх? Или почему вам становится легче, когда лифт начинает двигаться вниз? В этом примере задачи объясняется, как найти свой вес в ускоряющемся лифте и как найти ускорение лифта, используя свой вес на весах.
Пример задачи о равновесии В этом примере задачи показано, как определить различные силы в системе, находящейся в равновесии. Система представляет собой блок, подвешенный на веревке, прикрепленной к двум другим веревкам.
Пример задачи о равновесии – Баланс В этом примере задачи рассматриваются основы нахождения сил, действующих на систему, находящуюся в механическом равновесии.
Сила гравитации Пример Эта физическая задача и ее решение показывают, как применить уравнение Ньютона для расчета гравитационной силы между Землей и Луной.
Связанные системы Примеры задач
Простая машина Этвуда
Связанные системы — это две или более отдельных систем, соединенных вместе. Лучший способ решить проблемы такого типа — рассматривать каждую систему отдельно, а затем находить между ними общие переменные. Машина Этвуда Машина Этвуда представляет собой спаренную систему из двух грузов, соединенных между собой соединительной струной над шкивом. В этом примере задачи показано, как найти ускорение системы Этвуда и натяжение соединительной струны. Связанные блоки — пример инерции Этот пример задачи аналогичен машине Этвуда, за исключением того, что один блок опирается на поверхность без трения, перпендикулярную другому блоку. Этот блок нависает над краем и тянет вниз связанную струну. В задаче показано, как рассчитать ускорение блоков и натяжение соединительной струны.
Примеры задач на трение
Эти примеры задач по физике объясняют, как рассчитать различные коэффициенты трения.
Пример задачи на трение – Блок, покоящийся на поверхности Пример задачи на трение – Коэффициент статического трения Пример задачи на трение – Коэффициент кинетического трения Пример задачи на трение и инерцию
Пример задачи на импульс и столкновения
импульс движущихся масс.
Импульс и импульс Пример Находит импульс до и после действия силы на тело и определяет импульс силы.
Пример упругого столкновения Показывает, как найти скорости двух масс после упругого столкновения.
Это можно показать – упругое столкновение. Математические шаги Показывает математику для нахождения уравнений, выражающих конечные скорости двух масс через их начальные скорости.
Примеры задач с простым маятником
Эти примеры задач показывают, как использовать период маятника для поиска связанной информации.
Найдите период простого маятника Найдите период, если вы знаете длину маятника и ускорение свободного падения.
Найдите длину простого маятника Найдите длину маятника, если известны период и ускорение свободного падения.
Найдите ускорение свободного падения с помощью маятника Найдите «g» на разных планетах, рассчитав период известной длины маятника.
Примеры задач на гармоническое движение и волны
Все эти примеры задач связаны с простым гармоническим движением и волновой механикой.
Энергия и длина волны Пример В этом примере показано, как определить энергию фотона с известной длиной волны.
Пример задачи на закон Гука Пример задачи на восстанавливающую силу пружины.
Вычисление длины волны и частоты Узнайте, как рассчитать длину волны, если вы знаете частоту, и наоборот, для световых, звуковых или других волн.
Теплота и энергия Примеры задач
Теплота плавления Пример задачи Два примера задач, использующих теплоту плавления для расчета энергии, необходимой для фазового перехода.
Пример задачи удельной теплоемкости На самом деле это 3 похожих примера задач, использующих уравнение удельной теплоемкости для расчета теплоемкости, удельной теплоемкости и температуры системы.
Теплота парообразования Примеры задач Два примера задач на использование или нахождение теплоты парообразования.
Лед в пар Пример задачи Классическая задача: растопить холодный лед для получения горячего пара. Эта задача объединяет все три задачи из предыдущего примера в одну задачу для расчета тепловых изменений по фазовым переходам.
Заряд и кулоновская сила Примеры задач
Два заряда, отстоящих друг от друга на один сантиметр, испытывают силу отталкивания 90 Н.
Электрические заряды создают кулоновскую силу между собой, пропорциональную величине зарядов и обратно пропорциональную расстоянию между ними. Пример закона Кулона Этот пример задачи показывает, как использовать уравнение закона Кулона , чтобы найти заряды, необходимые для создания известной силы отталкивания на заданном расстоянии. Пример кулоновской силы Этот пример кулоновской силы показывает, как найти количество электронов, передаваемых между двумя телами, чтобы создать заданную величину силы на коротком расстоянии.
Задача недели | КАФЕДРА ФИЗИКИ
**Примечание** Многие математические задачи на этой странице можно найти в моей новой книге: Зеленоглазые драконы и другие математические чудовища.
Я размещал здесь задачи каждую неделю с 2002 по 2004 год. Некоторые задачи были новыми, а некоторые — классическими. Половина из них — физика (нечетные недели), а половина — математика (четные недели). В большинстве случаев они довольно сложны. Ведь я называю их «Проблемы недели», а не «Проблемы часа»!
Многие задачи по физике можно найти разбросанными по всему учебнику (красная книга на этой странице) для курса Physics 16 здесь, в Гарварде.
Рекордом R. D, d — диаметр : на основе латинского diametrus — диаметр. L, l — длина : на основе английского length — длина. R, r — радиус : на основе позднелатинского radius — радиус. S — площадь : на основе английского square — площадь.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
Буквы, используемые для обозначения величин
Список обозначений в физике
Используемые обозначения в учебнике по физике, 8 класс
Формулы по Электродинамике
Формула электрического заряда
Все формулы по физике за 7-9 класс
Значение слова q
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 7 кл — 34. Мощность. Единицы мощности
Буквы, используемые для обозначения величин
Перейти к основному содержанию. Форма поиска Поиск. You must have JavaScript enabled to use this form. Регистрация Забыли пароль? Обозначения физических величин. Поэтому в них подставляют не названия физических величин, а их обозначения. В качестве обозначений используют буквы различных алфавитов; чаще всего — латинского и греческого; иногда — русского.
В общем в физике нет жёстких правил — какой буквой обозначать ту или иную физическую величину, и поэтому каждый волен обозначать их по-своему. Однако в науке уже сложились и широко используются определённые обозначения, которые облегчают взаимопонимание специалистов между собою.
Путь, например, принято обозначать малой латинской буквой s эс , скорость — буквой v вэ , а продолжительность — буквой t тэ. Русский алфавит кириллица. Данный сайт является частью научного проекта «Русская Физика» и создан по инициативе автора «Русской теории», Антонова Владимира Михайловича.
Все материалы сайта публикуются по просьбе или с согласия их авторов. Авторские права на материалы сайта защищаются в соответствии с законодательством РФ. Создатели сайта преследуют цель просвещения и образования в области физических наук. Приветствуется любое некоммерческое использование материалов сайта с ссылкой на источник название сайта или имя автора публикации.
Все права защищены.
Список обозначений в физике
Сила , действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле, равная:. Из выражения 2 следует, что если заряд движется параллельно силовым линиям магнитного поля,то сила Лоренца равна нулю. Иногда силу Лоренца стараясь выделить, обозначают, используя индекс:. Сила Лоренца как и всякая сила — это вектор. Ее направление перпендикулярно вектору скорости и вектору то есть перпендикулярно плоскости, в которой находятся векторы скорости и магнитной индукции и определяется правилом правого буравчика правого винта рис.
Формула. Обозначения. Комментарий. Электростатика. Закон сохранения электрического заряда. q – электрический заряд;. F – сила;. r – расстояние;.
Используемые обозначения в учебнике по физике, 8 класс
Перейти к основному содержанию. Форма поиска Поиск. You must have JavaScript enabled to use this form. Регистрация Забыли пароль? Обозначения физических величин. Поэтому в них подставляют не названия физических величин, а их обозначения. В качестве обозначений используют буквы различных алфавитов; чаще всего — латинского и греческого; иногда — русского. В общем в физике нет жёстких правил — какой буквой обозначать ту или иную физическую величину, и поэтому каждый волен обозначать их по-своему. Однако в науке уже сложились и широко используются определённые обозначения, которые облегчают взаимопонимание специалистов между собою.
Формулы по Электродинамике
Раздел очень прост в использовании. В предложенное поле достаточно ввести нужное слово, и мы вам выдадим список его значений. Хочется отметить, что наш сайт предоставляет данные из разных источников — энциклопедического, толкового, словообразовательного словарей. Также здесь можно познакомиться с примерами употребления введенного вами слова. Так же, как и M, это кодовое имя, в данном случае оно означает первую букву слова Quartermaster квартирмейстер.
Адсорбция — изменение концентрации вещества на границе раздела фаз по сравнению с объемом.
Формула электрического заряда
Статья предоставлена специалистами сервиса Автор Автор24 — это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ. Физика является естественной наукой, которая изучает общие и фундаментальные закономерности строения и эволюции материального мира. Важность физики в современном мире огромна. Ее новые идеи и достижения приводят к развитию других наук и новых научных открытий, которые, в свою очередь, используются в технологиях и промышленности. Например, открытия в области термодинамики делают возможным строительство автомобиля, а также развитие радиоэлектроники привело к появлению компьютеров.
Все формулы по физике за 7-9 класс
Настоящий стандарт является обязательным в рамках Конвенции о применении стандартов СЭВ. Настоящий стандарт СЭВ устанавливает общие положения по образованию буквенных обозначений, а также конкретные обозначения и индексы к ним основных величин, применяемых в строительстве. Определенная величина обозначается буквой латинского или греческого алфавита без индексов или с индексами, служащими для уточнения различных характеристик этой величины. Буквы греческого алфавита следует принимать по табл. Буквенные обозначения необходимых величин, не приведенных в настоящем стандарте СЭВ, устанавливают по принципу, указанному в табл. Длина, отношение длины ко времени в какой-либо степени, отношением усилия к единице длины или площади. Индексы подразделяются на цифровые и буквенные.
В общем, тенденция ясна: количество сигм связано с вероятностью того, что истинное значение будет настолько отличаться от измеренного.
Значение слова q
На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?! Мы поможем!
Jump to Content. Основные ссылки. Главная Для учителя Архив заданий олимпиад по физике за годы Владимир Анатольевич Зверев предлагает ИКТ на уроке физики История физики на уроке и во внеурочной деятельности Несколько ссылок на работы Анатолия Шперха Общие вопросы методики обучения физике Статьи Александра Борисовича Рыбакова Важнейший общефизический принцип остается непонятым Рыбаков А. Рыбаков Банджи-джампинг, сохранение импульса и уравнение Мещерского Рыбаков А. Заметки о демоверсии Рыбаков А.
Как мы отметили в предыдущем параграфе, в XIX веке было построено огромное количество паровых машин: от небольших до огромных.
В семитских языках буква имела звуковое соответствие [ q ] — звук типичный для семитских языков, но отсутствующий в большинстве индоевропейских языков. В большинстве современных европейских языков с латинской письменностью, таких как романские кроме румынского языка и германские языки , буква Q почти всегда встречается только в диграфе QU. В французском , португальском , испанском и каталанском языках читается как [ k ]. В старой орфографии шведского языка и до сих пор во многих шведских фамилиях используется в составе диграфа QV. Широко используется в гренландском языке , где часто стоит в конце слова.
Изображение с сайта en. Итак, можно сформулировать некую договоренность:. Использовать эту договоренность можно разными способами. Что вы можете сказать про этот результат?
Формулы по физике 8 класса. Все формулы по физике за 8 класс с пояснениями и определениями
Закон
Формула
Определение
Единицы измерения
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон сохранения энергии
Qотд = Qприн
Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом.
Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты
Q = cmΔt
Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена.
Q – количество теплоты, [Дж] c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С] m – масса тела, [кг] Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива
Q = qm
Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло.
Q – количество теплоты, [Дж] q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг] m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества
Q = λm
Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.
Q – количество теплоты, [Дж] λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации
Q = Lm
Парообразование – процесс превращения жидкости в пар.
Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного.
Q – количество теплоты, [Дж] L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг] m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности
ρ=mпара/Vвоздуха
Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.
ρ – абсолютная влажность, [кг/м3] m – масса пара, [кг] V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха
φ=ρ/ρн∙100%
Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.
φ – относительная влажность ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3] ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины
Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.
А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж] Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж] Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи
I=U/R
Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника
R=ρ*L/S ρ=R*S/L
Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник.
ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м] R – сопротивление, [Ом] S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2] L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников
I = I1 = I2
Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников
U = U1 = U2 I = I1 + I2 1/Rобщ=1/R1+1/R2
Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда.
q = It
Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.
q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока.
A = Uq A = UIt
Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д.
Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле.
A – работа электрического тока, [Дж] U – напряжение на концах участка, [В] q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула электрической мощности
P = A/t P = UI P = U2/R
Мощность – работа, выполненная в единицу времени.
P – электрическая мощность, [Вт] A – работа электрического тока, [Дж] t – время, [c] U – напряжение на концах участка, [В] I – сила тока, [А] R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца
Q=I2Rt
Закон Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.
Q – количество теплоты, [Дж] I – сила тока, [А]; t – время, [с]. R – сопротивление, [Ом].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Правило правой руки
Расположим правую руку так, чтобы четыре согнутых пальца совпадали с направлением магнитных линий, тогда большой палец укажет направление тока в проводнике. Или Если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока.
Правило буравчика
Если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон отражения света
Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, при этом угол падения луча равен углу отражения луча.
Закон преломления
При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90°, преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого.
n – показатель преломления одного вещества относительно другого
Формула вычисления абсолютного показателя преломления вещества
n=c/v
Абсолютный показатель преломления вещества – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.
n – абсолютный показатель преломления вещества c – скорость света в вакууме, [м/с] v – скорость света в данной среде, [м/с]
Закон Снеллиуса
sinα/sinγ=v1/v2=n
Закон Снеллиуса (закон преломления света): отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.
n – показатель преломления одного вещества относительно другого v – скорость света в данной среде, [м/с]
Показатель преломления среды
sinα/sinγ=n
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.
n – показатель преломления среды
Формула оптической силы линзы
D=1/F
Оптическая сила линзы – способность линзы преломлять лучи.
D – оптическая сила линзы, [дптр] F – фокусное расстояние линзы, [м]
Формула КПД (коэффициента полезного действия) в физике
Формула КПД (коэффициента полезного действия) в физике
В реальной действительности работа, совершаемая при помощи какого — либо устройства, всегда больше полезной работы, так как часть работы выполняется против сил трения, которые действуют внутри механизма и при перемещении его отдельных частей. Так, применяя подвижный блок, совершают дополнительную работу, поднимая сам блок и веревку и, преодолевая силы трения в блоке.
Введем следующие обозначения: полезную работу обозначим $A_p$, полную работу — $A_{poln}$. При этом имеем:
\[A_p Определение и формула КПД
Определение
Коэффициентом полезного действия (КПД) называют отношение полезной работы к полной. Обозначим КПД буквой $\eta $, тогда:
\[\eta =\frac{A_p}{A_{poln}}\ \left(2\right).\]
Чаще всего коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда его определением является формула:
При создании механизмов пытаются увеличить их КПД, но механизмов с коэффициентом полезного действия равным единице (а тем более больше единицы) не существует.
И так, коэффициент полезного действия — это физическая величина, которая показывает долю, которую полезная работа составляет от всей произведенной работы. При помощи КПД оценивают эффективность устройства (механизма, системы), преобразующей или передающей энергию, совершающего работу.
Для увеличения КПД механизмов можно пытаться уменьшать трение в их осях, их массу. Если трением можно пренебречь, масса механизма существенно меньше, чем масса, например, груза, который поднимает механизм, то КПД получается немного меньше единицы. Тогда произведенная работа примерно равна полезной работе:
\[A_p\approx A_{poln}\left(3\right).\]
Золотое правило механики
Необходимо помнить, что выигрыша в работе, используя простой механизм добиться нельзя.
Выразим каждую из работ в формуле (3) как произведение соответствующей силы на путь, пройденный под воздействием этой силы, тогда формулу (3) преобразуем к виду:
\[F_1s_1\approx F_2s_2\left(4\right).\]
Выражение (4) показывает, что используя простой механизм, мы выигрываем в силе столько же, сколько проигрываем в пути. Данный закон называют «золотым правилом» механики. Это правило сформулировал в древней Греции Герон Александрийский.
Это правило не учитывает работу по преодолению сил трения, поэтому является приближенным.
КПД при передаче энергии
Коэффициент полезного действия можно определить как отношение полезной работы к затраченной на ее выполнение энергии ($Q$):
Для вычисления коэффициента полезного действия теплового двигателя применяют следующую формулу:
\[\eta =\frac{Q_n-Q_{ch}}{Q_n}\left(6\right),\]
где $Q_n$ — количество теплоты, полученное от нагревателя; $Q_{ch}$ — количество теплоты переданное холодильнику.
КПД идеальной тепловой машины, которая работает по циклу Карно равно:
\[\eta =\frac{T_n-T_{ch}}{T_n}\left(7\right),\]
где $T_n$ — температура нагревателя; $T_{ch}$ — температура холодильника.
Примеры задач на коэффициент полезного действия
Пример 1
Задание. Двигатель подъемного крана имеет мощность $N$. За отрезок времени равный $\Delta t$ он поднял груз массой $m$ на высоту $h$. Каким является КПД крана?\textit{}
Решение. Полезная работа в рассматриваемой задаче равна работе по подъему тела на высоту $h$ груза массы $m$, это работа по преодолению силы тяжести. Она равна:
\[A_p=mgh\ \left(1.1\right).\]
Полную работу, которая выполняется при поднятии груза, найдем, используя определение мощности:
Формулу (1.3) преобразуем, используя выражения (1.1) и (1.2):
\[\eta =\frac{mgh}{N\Delta t}\cdot 100\%.\]
Ответ. $\eta =\frac{mgh}{N\Delta t}\cdot 100\%$
Пример 2
Задание. Идеальный газ выполняет цикл Карно, при этом КПД цикла равно $\eta $. Какова работа в цикле сжатия газа при постоянной температуре? Работа газа при расширении равна $A_0$
Решение. Коэффициент полезного действия цикла определим как:
\[\eta =\frac{A_p}{Q}\left(2.1\right).\]
Рассмотрим цикл Карно, определим, в каких процессах тепло подводят (это будет $Q$).
Так как цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат, можно сразу сказать, что в адиабатных процессах (процессы 2-3 и 4-1) теплообмена нет. В изотермическом процессе 1-2 тепло подводят (рис.1 $Q_1$), в изотермическом процессе 3-4 тепло отводят ($Q_2$). Получается, что в выражении (2.1) $Q=Q_1$. Мы знаем, что количество теплоты (первое начало термодинамики), подводимое системе при изотермическом процессе идет полностью на выполнение газом работы, значит:
\[Q=Q_1=A_{12}\left(2.2\right).\]
Газ совершает полезную работу, которую равна:
\[A_p=Q_1-Q_2\left(2.3\right).\]
Количество теплоты, которое отводят в изотермическом процессе 3-4 равно работе сжатия (работа отрицательна) (так как T=const, то $Q_2=-A_{34}$). В результате имеем:
\[A_p=A_{12}+A_{34}\left(2.4\right).\]
Преобразуем формулу (2.1) учитывая результаты (2.2) — (2.4):
Так как по условию $A_{12}=A_0,\ $окончательно получаем:
\[A_{34}=\left(\eta -1\right)A_0.\]
Ответ. $A_{34}=\left(\eta -1\right)A_0$
Читать дальше: формула линейной скорости.
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Электрический ток — веб-формулы
Электрический ток определяется как:
I = В / R
Соответствующие единицы: ампер (А) = вольт (В) / ом (Ом)
Эта формула получена из закона Ома. Где у нас: В: напряжение Я: текущий R: сопротивление
Если известны электрическая мощность и полное сопротивление, то ток можно определить по следующей формуле:
I = √( P / R )
Соответствующие единицы: Ампер (А) = √(Ватт (Вт) / Ом (Ом))
Где P — электрическая мощность.
Электрический ток Скорость потока заряда через поперечное сечение некоторого участка металлической проволоки (или электролита) называется током через этот участок.
Если скорость потока заряда непостоянна, то ток в любой момент определяется дифференциальным пределом: I = dQ/dt.
Если по цепи за время t протекает заряд Q, то I = Q/t.
Единица силы тока в системе СИ называется ампер (А) (кулон/секунда). 1 ампер = 6,25 × 10 8 электронов/сек
В металлических проводниках ток обусловлен движением электронов, тогда как в электролитах и ионизированных газах и электроны, и положительные ионы движутся в противоположном направлении. Направление тока принимается за направление, в котором движутся положительные заряды.
Хотя при проводимости ток возникает только из-за электронов, ранее предполагалось, что ток возникает из-за положительных зарядов, протекающих от плюса батареи к минусу. Поэтому направление тока принимается противоположным потоку электронов.
Если ток постоянна: ΔQ = I.ΔT
Функция времени:
Заряд = площадь под графиком = ½ × T 0 × I 0
0 × I 0 0 × I 0 9000
Определение тока в электрической цепи Для простой цепи или одного провода имеем:
Для сложной цепи с более чем одним проводом мы можем определить ток с помощью двух законов Кирхгофа
Первый закон: Этот закон основан на принципе сохранения заряда. и утверждает, что в электрической цепи (или сети проводов) алгебраическая сумма токов, встречающихся в точке, равна нулю.
Стрелка, отмеченная на схеме, представляет направление обычного тока, то есть направление потока положительного заряда, тогда как направление потока электронов указывает направление электронного тока, противоположное направлению обычного тока. I 1 + I 4 + I 5 = I 3 + I 2 + I 6
Второй закон: . а сопротивление в любом замкнутом контуре цепи равно алгебраической сумме электродвижущих сил, действующих в этом контуре. Математически.
Электродвижущие силы – ЭДС (𝜖) источника определяется как работа, выполняемая на единицу заряда при переносе положительного заряда через очаг ЭДС от конца с низким потенциалом к концу с высоким потенциалом. Таким образом, 𝜖 = w/Q
Когда ток не течет, ЭДС источника точно равна разности потенциалов между его концами. Единица эдс такая же, как и у потенциала, т. е. вольт.
Средний поток электронов в проводнике, не подключенном к батарее, равен нулю, т.е. количество свободных электронов, пересекающих любое сечение проводника слева направо, равно количеству электронов, пересекающих сечение проводника справа налево. Таким образом ток по проводнику не течет, пока он не подключен к аккумулятору.
Скорость дрейфа свободных электронов в металлическом проводнике
В отсутствие электрического поля свободные электроны в металле хаотично движутся во всех направлениях и, следовательно, их средняя скорость равна нулю. Когда приложено электрическое поле, они ускоряются в направлении, противоположном направлению поля, и поэтому имеют чистый дрейф в этом направлении. Однако из-за частых столкновений с атомами их средняя скорость очень мала. Эта средняя скорость, с которой электроны движутся в проводнике под действием разности потенциалов, называется скорость дрейфа.
Если E — приложенное поле, e — заряд электрона, m — масса электрона и τ — интервал времени между последовательными столкновениями (время релаксации), то ускорение
Поскольку средняя скорость сразу после столкновения равна нулю, а непосредственно перед следующим столкновением это τ, дрейфовая скорость должна быть:
0013 n равно количеству свободных электронов в единице объема, то можно показать, что:
Плотность тока (Дж) (i) (ii) СИ Единица Дж = Am -2 . (iii) Плотность тока является векторной величиной, ее направление совпадает с направлением потока положительного заряда в данной точке внутри проводника. (iv) Размеры плотности тока = [M 0 L -2 T o A 1 ]
Носители тока: Заряженные частицы, поток которых в определенном направлении составляет электрический ток, являются носителями тока. . Носители тока могут иметь положительный или отрицательный заряд. Ток переносится электронами в проводниках, ионами в электролитах и электронами и дырками в полупроводниках.
Пример 1: Частица с зарядом q кулонов движется по круговой орбите. Если радиус орбиты R и частота орбитального движения частиц f, то найти силу тока на орбите.
Решение: Через любой участок орбиты заряд проходит f раз за одну секунду. Следовательно, через это сечение общий заряд, проходящий за одну секунду, равен fq. По определению i = fq.
Пример 2: Ток в проводе изменяется со временем по уравнению I = 4 + 2t, где I в амперах, t в секундах. Вычислите количество заряда, прошедшего через поперечное сечение провода за время от t = 2 с до t = 6 с.
Решение: Пусть dq будет изменением, прошедшим за небольшой интервал времени dt. Тогда dq = I dt = (4+2t)dt
Следовательно, общий заряд, пройденный за интервал t = 2 с и t = 6, равен q = ∫ 6 2 (4 + 2t) dt = 48 кулонов
Пример 3: Дан токоведущий провод неоднородного сечения. Что из нижеперечисленного является постоянным на всем протяжении провода? (a) Только текущий (b) Ток и дрейф Скорость (c) Только скорость дрейфа (d) Ток, скорость дрейфа
Решение :(a)
При заданной разности потенциалов a Пример4: медная проволока увеличена, скорость дрейфа носители заряда: (а) Уменьшается (б) Увеличивается (в) Остается прежним (г) Уменьшается до нуля Решение :(б)
В этом объяснении мы научимся рассчитывать силу тока в простой цепи.
Цепь — это путь, по которому может протекать электрический заряд.
Электрический заряд измеряется в кулонах. Символ единицы для кулона
С; например, заряд электрона выражается как
−1,6×10 C.
Поток электрического заряда представляет собой электрический ток. Электрический ток измеряется в единицах
«ампер». Символ единицы для
ампер
А.
Кулоны и ампер обычно используются, когда
изучая электричество, и важно помнить, что они измеряют разные вещи.
кулон измеряет заряд, а
Ампер измеряет расход заряда.
Один ампер тока равен
один кулон заряда, проходящего через точку провода в
одна секунда. Мы можем измерить, сколько заряда проходит
в течение любого промежутка времени — это не должно быть только
одна секунда. Мы просто находим ток, разделив
сумма заряда по времени, за которое был измерен заряд.
Ток можно рассчитать по формуле
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝐼 представляет ток, 𝑄 представляет заряд, а 𝑡 представляет время.
Определение: электрический ток в проводе
Электрический ток 𝐼 в проводе можно найти по формуле
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝑄 представляет собой количество заряда, которое проходит через точку провода в течение некоторого времени,
𝑡.
Мы можем попрактиковаться в использовании этого уравнения на нескольких примерах.
Пример 1: расчет потока заряда при заданном токе
На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки. Ток в цепи равен
2 ампера. Сколько зарядов проходит мимо точки
P в цепи за 1 секунду?
Ответить
Напомним, что один ампер
тока определяется как один кулон
заряда, проходящего через точку за одну секунду.
Нам говорят, что сила тока в цепи равна 2 А.
Следовательно, мы знаем, что через точку проходит 2 кулона заряда
П за 1 секунду.
Пример 2: Сравнение токов в нескольких цепях
Fares устанавливает три цепи. Он измеряет, сколько заряда проходит через каждую цепь за то же время. Его результаты представлены в следующей таблице.
Charge
Time
Circuit 1
20 coulombs
5 seconds
Circuit 2
25 coulombs
5 seconds
Circuit 3
12 кулонов
5 секунд
Какая цепь имеет наибольший ток?
Ответ
Напомним, что ток можно найти по формуле
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время.
Мы подставим значения из таблицы в приведенное выше уравнение для расчета текущих значений 𝐼,
𝐼 и 𝐼. Нижние индексы 1, 2 и 3 указывают, для какой цепи измеряется ток.
Подставляя в схему 1 измерения заряда и времени, имеем
𝐼=205=4. CsA
Следовательно, сила тока в цепи 1 составляет 4 ампера.
Переходя к схеме 2, мы имеем
𝐼=255=5.CsA
Ток в цепи 2 составляет 5 ампер.
Для контура 3,
𝐼=125=2,4.CsA
Значит, сила тока в цепи 3 составляет 2,4 ампера.
Следовательно, цепь 2 имеет наибольший ток.
Пример 3: Сравнение токов в нескольких цепях
На схеме показаны две цепи, цепь 1 и цепь 2. В цепи 1,
Через лампочку протекает заряд 28 Кл.
14 секунд. В цепи 2,
Через зуммер проходит заряд 9 кул.
3 секунды. В какой цепи сила тока больше?
Ответ
Мы хотим сравнить ток в двух разных цепях. Напомним формулу расчета тока,
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы можем найти ток в цепях, подставив данные количества заряда и времени для каждой цепи в
это уравнение.
Для контура 1 имеем
𝐼=2814=2.CsA
Итак, мы нашли, что сила тока в цепи 1 составляет 2 ампера.
Для контура 2 имеем
𝐼=93=3.CsA
Ток в цепи 2 составляет 3 ампера.
Следовательно, ток больше в цепи 2 .
Пример 4: Зависимость между током и количеством заряда, движущегося в цепи
На схеме показана электрическая цепь, содержащая элемент и лампочку. Количество заряда, протекающего мимо точки P
в одну секунду
12 кулонов. Если количество заряда, протекающего мимо точки
P за одну секунду должны были удвоиться, на
во сколько раз изменится сила тока в цепи?
Ответ
Мы хотим понять, как удвоение количества заряда, протекающего через точку, влияет на ток в цепи. мы можем начать
вспомнив формулу тока,
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы будем
используйте эту формулу, чтобы найти два текущих значения, которые мы будем называть 𝐼o и 𝐼d.
нижние индексы o и d указывают схему с исходным или удвоил сумму платежа .
Чтобы вычислить первоначальную величину тока, мы имеем
𝐼=121=12,oCsA
поэтому ток изначально 12 ампер.
После удвоения количества заряда получается 24 кулона
прохождение точки P за одну секунду. Подставляя это в уравнение, мы имеем
𝐼=241=24.dCsA
После удвоения заряда ток 24 ампера.
Таким образом, увеличение точки прохождения заряда P в
одна секунда в 2 раза увеличивает ток до увеличение на a
коэффициент 2 .
Пример 5: Понимание электрического тока в цепи
Объясните, что подразумевается под фразой электрический ток в цепи .
Ответ
Нас попросили написать краткое описание электрического тока в цепи. Для начала вспомним, что электрический ток
это движение электрического заряда. Ток измеряет, насколько быстро заряд проходит через что-либо.
В цепи мы видим отрицательно заряженные электроны, движущиеся по проводу. Мы смотрим на одну точку провода, чтобы измерить его ток.
Давайте закончим резюмированием некоторых важных понятий.
Ключевые моменты
Электрический заряд измеряется в кулонах;
символ для
кулон
C.
Электрический ток измеряется в амперах;
символ для
ампер
A.
Один ампер
равен одному кулону
прохождения точки на проводе за одну секунду.
Мы можем рассчитать ток, 𝐼, используя формулу 𝐼=𝑄𝑡,
где 𝑄 представляет собой количество заряда, проходящего через точку за время, 𝑡.
Как рассчитать электрический заряд
Будь то статическое электричество, выделяемое пушистым пальто, или электричество, питающее телевизоры, вы можете узнать больше об электрическом заряде, поняв лежащую в его основе физику. Методы расчета заряда зависят от природы самого электричества, например, от принципов распределения заряда по объектам. Эти принципы одинаковы, где бы вы ни находились во Вселенной, что делает электрический заряд фундаментальным свойством самой науки.
Формула электрического заряда
Существует много способов расчета электрического заряда для различных контекстов в физике и электротехнике.
Закон Кулона обычно используется при расчете силы, возникающей от частиц, несущих электрический заряд, и является одним из наиболее распространенных уравнений электрического заряда, которые вы будете использовать. Электроны несут индивидуальные заряды −1,602 × 10 -19 Кл (Кл), а протоны несут такое же количество зарядов, но в положительном направлении, 1,602 × 10 9 .2}
, в котором k является константой k = 9,0 × 10 9 Н·м 2 / C 2 . Физики и инженеры иногда используют переменную e для обозначения заряда электрона.
Обратите внимание, что для зарядов противоположных знаков (плюс и минус) сила отрицательна и, следовательно, притягивает между двумя зарядами. Для двух зарядов одного знака (плюс и плюс или минус и минус) сила отталкивающая. Чем больше заряды, тем сильнее сила притяжения или отталкивания между ними.
Electric Charge and Gravity: Similarities
Coulomb’s law bears striking similarity to Newton’s law for gravitational force F G = G m 1 m 2 / r 2 for gravitational force F G , masses m 1 and m 2 , and gravitational constant G = 6.674 × 10 −11 m 3 / кг с 2 . Оба они измеряют разные силы, изменяются в зависимости от большей массы или заряда и зависят от радиуса между обоими объектами во второй степени. Несмотря на сходство, важно помнить, что гравитационные силы всегда притягивающие, в то время как электрические силы могут быть как притягивающими, так и отталкивающими.
Следует также отметить, что электрическая сила, как правило, намного сильнее, чем гравитация, исходя из различий в экспоненциальной мощности констант законов. Сходство между этими двумя законами является лучшим показателем симметрии и закономерностей среди общих законов Вселенной.
Сохранение электрического заряда
Если система остается изолированной (т. е. без контакта с чем-либо за ее пределами), она будет сохранять заряд. Сохранение заряда означает, что общее количество электрического заряда (положительный заряд минус отрицательный заряд) остается неизменным для системы. Закон сохранения заряда позволяет физикам и инженерам рассчитать, сколько заряда перемещается между системами и их окружением.
Этот принцип позволяет ученым и инженерам создавать клетки Фарадея, в которых используются металлические экраны или покрытия для предотвращения утечки заряда. Клетки Фарадея или щиты Фарадея используют тенденцию электрического поля к перераспределению зарядов внутри материала, чтобы нейтрализовать эффект поля и предотвратить повреждение или проникновение зарядов внутрь. Они используются в медицинском оборудовании, таком как аппараты магнитно-резонансной томографии, для предотвращения искажения данных, а также в защитном снаряжении для электриков и монтажников, работающих в опасных условиях.
Вы можете рассчитать чистый поток заряда для объема пространства, рассчитав общее количество входящего заряда и вычитая общее количество выходящего заряда. Благодаря электронам и протонам, которые несут заряд, заряженные частицы могут создаваться или разрушаться, чтобы уравновесить себя в соответствии с законом сохранения заряда.
Число электронов в заряде
Зная, что заряд электрона равен −1,602 × 10 −19 Кл, заряд равен −8 × 10 −18 C будет состоять из 50 электронов. Вы можете найти это, разделив количество электрического заряда на величину заряда одного электрона.
Расчет электрического заряда в цепях
Если вы знаете электрический ток , поток электрического заряда через объект, проходящий через цепь и как долго действует ток, вы можете рассчитать электрический заряд, используя уравнение для тока Q = It в котором Q — это общий заряд, измеренный в кулонах, I — ток в амперах, а t — время подачи тока в секундах. Вы также можете использовать закон Ома ( В = IR ) для расчета тока по напряжению и сопротивлению.
Для цепи с напряжением 3 В и сопротивлением 5 Ом, приложенной в течение 10 секунд, соответствующий полученный ток равен I = В / R = 3 В / 5 Ом = 0,6 А, а общая заряд будет Q = It = 0,6 А × 10 с = 6 Кл.
Если известна разность потенциалов ( В ) в вольтах, приложенных к цепи, и работа ( Вт ) в джоулях, выполненная за период, в течение которого она применяется, заряд в кулонах, Q = Вт / В .
Формула электрического поля
••• Сайед Хуссейн Атер
Электрическое поле , электрическая сила на единицу заряда, распространяется радиально наружу от положительных зарядов к отрицательным зарядам и может быть рассчитано с помощью E = F E / q , где F E — электрическая сила, а q — заряд, создающий электрическое поле. Учитывая, насколько фундаментальны поле и сила для расчетов в электричестве и магнетизме, электрический заряд можно определить как свойство материи, которое заставляет частицу иметь силу в присутствии электрического поля.
Даже если чистый или общий заряд объекта равен нулю, электрические поля позволяют различным образом распределять заряды внутри объектов. Если в них есть распределения заряда, которые приводят к ненулевому чистому заряду, эти объекты поляризованы , а заряды, вызываемые этими поляризациями, известны как связанные заряды .
Общий заряд Вселенной
Хотя ученые не все согласны с тем, каков общий заряд Вселенной, они делали обоснованные предположения и проверяли гипотезы с помощью различных методов. Вы можете заметить, что гравитация является доминирующей силой во Вселенной в космологическом масштабе, и, поскольку электромагнитная сила намного сильнее, чем сила гравитации, если бы Вселенная имела суммарный заряд (положительный или отрицательный), то вы были бы в состоянии увидеть доказательства этого на таких огромных расстояниях. Отсутствие этих доказательств привело исследователей к мысли, что Вселенная имеет нейтральный заряд.
Вопрос о том, всегда ли Вселенная была нейтральной по заряду, и как изменился заряд во Вселенной после Большого взрыва, также является предметом обсуждения. Если бы у Вселенной был суммарный заряд, то ученые смогли бы измерить их тенденции и влияние на все силовые линии электрического поля таким образом, чтобы вместо того, чтобы соединяться от положительных зарядов к отрицательным, они никогда не заканчивались. Отсутствие этого наблюдения также указывает на аргумент, что Вселенная не имеет чистого заряда.
Расчет электрического потока с зарядом
••• Сайед Хуссейн Атер
Электрический поток через плоскую (т. перпендикулярно полю. Чтобы получить эту перпендикулярную составляющую, вы используете косинус угла между полем и плоскостью интереса в формуле для потока, представленной как Φ = EA cos( θ ) , где θ — угол между линией, перпендикулярной площади, и направлением электрического поля.
Это уравнение, известное как Закон Гаусса , также говорит вам, что для поверхностей, подобных этим, которые вы называете гауссовскими поверхностями , любой суммарный заряд будет располагаться на его поверхности плоскости, потому что необходимо создать электрическое поле.
Поскольку это зависит от геометрии площади поверхности, используемой при расчете потока, оно зависит от формы. Для круглой области площадь потока A будет π_r_ 2 с r в качестве радиуса окружности, или для криволинейной поверхности цилиндра площадь потока будет равна Ch , в которой C — это длина окружности круглая поверхность цилиндра и h высота цилиндра.
Заряд и статическое электричество
Статическое электричество возникает, когда два объекта не находятся в электрическом равновесии (или электростатическом равновесии ), или что существует чистый поток зарядов от одного объекта к другому. Когда материалы трутся друг о друга, они передают друг другу заряды. Трение носков о ковер или резинка надутого воздушного шара о волосы могут генерировать эти формы электричества. Удар переносит эти избыточные заряды обратно, чтобы восстановить состояние равновесия.
Электрические проводники
Для проводника (материал, передающий электричество) в электростатическом равновесии электрическое поле внутри равно нулю, а суммарный заряд на его поверхности должен оставаться в электростатическом равновесии. Это потому, что если бы было поле, электроны в проводнике перераспределились бы или переориентировались в ответ на поле. Таким образом, они отменят любое поле в тот момент, когда оно будет создано.
Алюминиевая и медная проволока являются обычными проводниками, используемыми для передачи тока, также часто используются ионные проводники, которые представляют собой растворы, в которых используются свободно плавающие ионы, позволяющие легко протекать заряду. Полупроводники , такие как микросхемы, обеспечивающие работу компьютеров, также используют свободно циркулирующие электроны, но не так много, как проводники. Полупроводники, такие как кремний и германий, также требуют больше энергии для циркуляции зарядов и обычно имеют низкую проводимость. Напротив, изоляторы , такие как дерево, не пропускают через себя заряд.
При отсутствии поля внутри, для гауссовой поверхности, лежащей непосредственно внутри поверхности проводника, поле должно быть равно нулю везде, чтобы поток был равен нулю. Это означает, что внутри проводника нет чистого электрического заряда. Из этого можно сделать вывод, что для симметричных геометрических структур, таких как сферы, заряд равномерно распределяется по поверхности гауссовой поверхности.
Закон Гаусса в других ситуациях
Поскольку суммарный заряд на поверхности должен оставаться в электростатическом равновесии, любое электрическое поле должно быть перпендикулярно поверхности проводника, чтобы материал мог передавать заряды.
Предмет «Физика» дается с легкостью не каждому ученику. Некоторые задачи вызывают изумления и трудности даже у преподавателей. Существует несложная система, придерживаясь которой решить любую задачу будет реально, сомневаться в ответе не придется, а у педагога отпадут поводы «придраться». И подготовка к ЕГЭ по физике будет даваться легче.
Решение задач по физике без затруднений
Перед тем как приступить к мозговому штурму, стоит успокоиться и вдумчиво прочитать задачу полностью. Иногда она может быть простой, однако непонятные слова могут создать впечатление безвыходности. Ознакомившись, стоит перечитать еще раз. Вникли? Записываем условия.
Записываем условия
Пишем «дано». С этого шага начинается решение любой задачи. В этом блоке записываем все известные условия, чтобы с легкостью можно было к ним обратиться.
Таблица «СИ». Сведения вписываются справа от «Дано», требуются, когда нужно перевести какое-то значение (например, сантиметры в метры).
Рисуем схему
Большинство задач подразумевает наличие схемы, даже если этот шаг необязателен, составление схемы облегчит их понимание. Рисунок должен содержать все известные величины, требующиеся для решения. Иногда за добровольное включение схемы начисляются дополнительные баллы к решению задачи.
Определяем неизвестные величины
Вопрос задачи. Выписав все известные сведения, проводим черту, а затем вписываем, что еще неизвестно.
Вопрос себе. Чтобы убедиться, что все вопросы заданы, стоит еще раз вчитаться, а затем спросить себя: «Что я ищу?»
Подбираем формулы
Формулы. Выпишите все формулы, способствующие решению задачи.
Преобразования. Здесь происходят сокращения, если им есть место.
Уравнения. Из полученного результата составляется одно или система уравнений.
Решаем уравнения и ищем все неизвестные величины
Под получившееся уравнения нужно написать известные математические величины. Шаг повторяется под все величины под знаком «неизвестно». Стоит начать с переменных, значение которых определяется проще. Когда все неизвестные найдены, получается ответ. Он обводится прямоугольником. Готово!
Советы
Некоторые задачи даются к решению непросто. Множество из них требуют повышенного внимания, однако некоторые ученики не питают любви к предмету. Изучать его все же придется. Придерживаясь советов по решению уравнений из курса физики, решение задач покажется несложной процедурой, а понимать программу станет интереснее.
Внимательно читайте условия. Чтобы понимать способы решения, стоит несколько раз пройтись по условиям, обращая внимание на детали. Чтобы понимать, усвоились ли данные, стоит оторваться от учебника и воспроизвести ее в голове. Совпадает с написанным в учебнике? Нет? Перечитайте еще раз, представив ситуацию наглядно, словно в кино — так картинка станет реальнее!
Решайте для себя. Чтобы развить интерес к ходу работы, следует погрузиться в нее, понимая, что вы делаете это прежде всего для себя, а не ради оценки, репетитора, преподавателя. Так вы избавляетесь Плот того, что приходится заставлять себя возвращаться к работе.
Полюбите то, что делаете. Решать, чтобы решить — неправильный путь. Чтобы процесс работы был интересен, нужно полюбить физику. Как развить интерес к тому, что сложно понимать? Помните, что все неизведанное — повод к саморазвитию, а каждая новая решенная задача — новый опыт!
Повторения. Чтобы каждый следующий раз давался проще, желательно хотя бы раз в день решать по одной задаче. Так выработается привычка, улучшится память и восприятие условий, что в дальнейшем поможет решать новые системы уравнений в считанные минуты!
Задавайте вопросы. Важно задавать вопрос всякий раз, когда он возникает, не взирая на реакцию. Чем больше ответов вы получите, тем лучше будете ориентироваться в физике.
Берите перерывы. Иногда на задачу нужен «новый взгляд». Если ответ не поддается вычислениям уже длительное время, следует переключить свое внимание, а затем снова приступить к работе. Свежие мысли нередко моментально выдают способ решения!
Помните, что главное — подбор формул. Остальное — лишь подключение знаний математики. Выпишите все формулы, который на ваш взгляд могут подойти, а затем подробно разбирайте, что именно нужно в вашем случае!
Все мероприятия
23.08.2022
18:03
С каким набором предметов ЕГЭ проще всего поступить в вуз?
Расскажем о выборе предметов ЕГЭ
Читать далее
18. 08.2022
15:40
Как подготовиться к ЕГЭ по русскому языку, чтобы сдать на 80+ баллов
Расскажем о самых эффективных способах подготовки
Читать далее
05.05.2022
18:35
На какие специальности можно поступить с ЕГЭ по английскому?
Изучаем направления, доступные для сдающих иностранный язык
Читать далее
05.05.2022
14:26
Куда поступать с ЕГЭ по химии?
Сдав ЕГЭ по химии, можно поступить не только на медицинские специальности. В статье разберем все воз…
Читать далее
24.04.2022
11:01
Подготовка к ЕГЭ при вузе
Отвечаем на вопросы о подготовке к ЕГЭ в центре «Уникум» РУДН
Читать далее
23.04.2022
19:20
ТОП-5 причин выбрать курсы подготовки к ЕГЭ в центре «Уникум»
Почему школьники выбирают учебу в «Уникуме»? Расскажем в статье!
Читать далее
Как решать задачи по физике: пример решения и советы
Все мы когда-то сталкиваемся с решением задач по физике. И надо признаться, что для большинства из нас это не самая долгожданная встреча. Тем не менее, мы знаем, что всего несколько простых шагов и нехитрых действий позволят перейти в отношениях с Физикой «на ты». Решение задач – важная составляющая процесса обучения, которую не стоит недооценивать. Ведь решение физических задач на разные темы выводит понимание физических процессов на качественно новый уровень.
Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.
Если вы ранее никогда не сталкивались с решением задач, встает резонный вопрос: с чего начать?
Как решать задачи по физике
Чтобы решение задач по физике не было не вызывало затруднений, предлагаем следовать при решении любой задачи следующей универсальной инструкции. Совершенно не важно, нужно ли решить задачу на движение или узнать, какое количество теплоты Q выделится в ходе изобарного процесса. Данная инструкция не даст ответа на конкретную задачу, но может сделать ее решение более простым и быстрым.
Не спешите и не паникуйте! Помните первое правило путеводителя по Галактике: «Не паникуй». Как правило, стандартные задачи большинства курсов решаются в одно или два (ну ладно, три) действия, и ничего сверхсложного в них нет. Первым делом внимательно прочитайте условие задачи и осмыслите, что в ней требуется найти. Ознакомьтесь с похожими примерами решения задач по физике.
Теперь можно оформлять «ДАНО». Аккуратно выпишите все заданные величины и не забывайте о размерностях. Размерности величин целесообразно сразу перевести в систему СИ, чтобы потом не запутаться в вычислениях.
Очень важный пункт: РИСУНОК. Да, мы не Пикассо и не Дали, но и наших художественных способностей будет вполне достаточно. Верный поясняющий рисунок к задаче – это залог успеха и правильного решения. Визуализация данных очень хорошо помогает, и не стоит ее недооценивать. Помните, в физических задачках вечно что-то происходит — шайба летит под углом к горизонту, электрон бомбардирует пластину, идеальный газ совершает работу, отец и сын меняются местами в лодке и так далее. Так вот, не ленитесь и нарисуйте это! Причем не просто так, а с указанием действующих сил, векторов скоростей и прочих данных в задаче величин.
Теперь, когда вся картина у нас перед глазами, следует понять, на применении какого физического закона построено решение Вашей задачи. Часто это можно узнать чисто интуитивно. Если в задаче идет речь о теле, которое движется по окружности, а найти нужно момент инерции, очевидно, это задача на использование законов динамики вращательного движения. Или если дан путь и время, а найти нужно среднюю скорость – это, конечно, кинематика. Возможно, соответствующий раздел физики непосредственно перед решением задачи будет полезно проштудировать повторно.
Настало время подумать, как именно найти искомую величину, зная то, что мы, собственно, знаем. Для удобства можете расположить перед глазами физические формулы. Это поможет быстрее сообразить, что откуда вытекает и как находится. Немного работы мозга — и бинго! Вы уже знаете, что делать дальше.
Решение целесообразно записать сначала в общем, буквенном виде. Формулу с буквами нужно привести к максимально простому виду, по возможности упростив ее. После этого можете подставлять числовые значения и переходить непосредственно к вычислениям. В конце не забудьте проверить размерность полученной физической величины. Если нужно было найти скорость, а получились килограммы, значит, где-то в решении спряталась ошибка. Будьте внимательны, и все получится!
Конечно, случается и так, что над задачей приходится попотеть. Бывают такие орешки, которые не удается расколоть с первого раза, особенно без должного опыта. Вы стараетесь изо всех сил, а решение так и не дается? Главное — никогда не сдавайтесь! Просто взгляните на Николу Тесла, и это придаст сил пробовать снова и снова!
Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.
Пример решения задачи
Маховик делал 8 оборотов в секунду. Под действием постоянного тормозящего момента 10 Н*м он остановился через 50 секунд. Определить момент инерции маховика.
Итак, начинаем решение. Найти нужно момент инерции — скалярную физическую величину, являющуюся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси. Запишем дано, нарисуем маховик, и поймем, что задачу нужно решать с помощью основного уравнения динамики вращательного движения, согласно которому результирующий момент внешней силы, действующей на тело, равен произведению момента инерции тела на его угловое ускорение. Получаем решение задачи в следующем виде:
Надеемся, что наша универсальная и проверенная временем памятка по решению физических задач принесет пользу. Ведь лучшие авторы по физике используют ее при решении задач любой сложности. Конечно, в каждой задаче может быть изюминка, и стоит помнить, что индивидуальный подход к задаче – важная составляющая успеха и понимания предмета. Тем не менее, все пункты, приведенные нами в списке, действительно подходят для решения любой задачи. Ну а если остались вопросы – смело задавайте их специалистам студенческого сервиса, они с радостью поделятся своими знаниями!
Автор:
Иван
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Задачи по физике | Репетитор по физике
Необходимость получения высокого итогового балла за ЕГЭ по физике требует от ученика определённого уровня подготовки по физике, а именно: глубокого усвоения теоретического материала, уверенного владения приёмами и методами решения задач любой сложности по всем разделам физики.
Если вам нужна помошь в обучении решению задач по физике, репетитор по физике Виктория Витальевна будет рада вам помочь. Готовлю продвинутых учеников к перечневым олимпиадам по физике, к вступительным экзаменам СУНЦ МГУ.
На ЕГЭ по физике контролируются знания и умение решать задачи из следующих разделов школьного курса физики:
Механика (кинематика, динамика, статика и гидростатика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны) – около 35% заданий ЕГЭ
Молекулярная физика и термодинамика – около 25% заданий ЕГЭ
Электродинамика (электростатика, законы постоянного тока, электрический ток в различных средах, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны) – около 25% заданий ЕГЭ
Оптика – около 5%
Квантовая физика – около 10% заданий ЕГЭ
Общее количество заданий в ЕГЭ по каждому из разделов пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отведённому на изучение данного раздела в школьном курсе физики. Качественные задачи с выбором ответов требуют глубоких теоретических знаний, умения анализировать ситуацию в необычной интерпретации.
Особое внимание следует уделить расчётным задачам высокого уровня сложности, которые проверяют знания физических явлений, формул расчёта физических величин и законов физики в изменённой или новой ситуации. Эти задачи также позволяют проверить навыки комплексного использования знаний и умений из различных разделов курса физики. Поэтому решение таких задач требует применения знаний сразу из двух-трёх разделов физики, т. е. довольно высокого уровня подготовки.
Качественная задача N 24 с подробным объяснением, опираясь на физические законы и явления, позволяет проявить глубину теоретических знаний и получить 3 балла за подробный правильный ответ.
Сложность расчётных задач определяет уровень требований для поступления на технические и физико-математические специальности большинства университетов и позволяет дифференцировать абитуриентов при их дальнейшем отборе в университеты с различными требованиями к уровню подготовки.
За каждое правильное и полное решение расчётной задачи высокой сложности с развёрнутым ответом ученик получает 3 либо 4 первичных балла, т. е. наивысший балл. Задания 25 и 26 повышенной сложности дают два первичных балла за правильное решение.
Задание 30 требует обосновать выбор того или иного физического закона при решении и даёт 4 первичных балла.
Таким образом, расчётные задачи играют значительную роль в ЕГЭ по физике; получение высокой итоговой оценки за экзамен без решения хотя бы нескольких расчётных задач с развёрнутым ответом невозможно.
Внимательно прочитать условие задачи
Записать кратко дано и необходимые постоянные
Перевести единицы измерения в СИ
Определить раздел или разделы физики, рассматриваемые в задаче
Сделать схематичный рисунок при решении задач на второй закон Ньютона (силы, действующие на тела, ускорение, если есть, выбрать оси координат) или законы сохранения ( нулевой уровень потенциальной энергии, начальное и конечное положения тел, скорости)
Указать законы и физические теории, используемые в решении задач и границы их применимости
Записать формулы, выражающие физические законы, зависимости, определения физических величин, применение которых необходимо для решения задач выбранным способом
Провести математические преобразования, выразив неизвестное
Произвести расчёты с указанием единиц измерения физических величин
Проанализировать полученный результат и записать ответ
Самостоятельная подготовка к решению задач по физике очень важна на подготовительном этапе ЕГЭ. При хорошей теоретической подготовке навык решения задач приобретается только в процессе планомерных систематических занятий.
Не унывайте, если результаты пройденных тестов невысоки при наличнии хороших и даже отличных отметок по физике в школе. ЕГЭ по физике — это особый вид тестовой проверки и требует специальной подготовки к нему, которую можно пройти, воспользовавшись услугами опытного репетитора по физике. Обычно, при хорошей подготовке по физике в школе, достаточно всего несколько занятий, чтобы почувствовать уверенность и быть готовым к сдаче ЕГЭ по физике.
Тренировка в решении задач поможет ориентироваться в разных типах заданий, рассчитывать время, создаст позитивный настрой на экзамене, что, безусловно, скажется на его результате.
На нашем сайте представлены задачи по физике по разделам:
Кинематика
Динамика
Законы Сохранения
Статика и Гидростатика
Молекулярная физика и термодинамика
Электродинамика
Оптика
Квантовая физика
Решение ⚠️ задач по физике с подробным объяснением, примеры для самостоятельного изучения
Обучаясь в школе, каждый сталкивается с решением задач по физике. Не всем дисциплина дается легко.
Бытует мнение, что для успешного решения задач по этому предмету, нужно досконально разбираться в физических процессах. Это не совсем так. Мы считаем, что достаточно использовать определенный алгоритм, чтобы добиться значительных успехов. Спешим поделиться с вами ценной информацией!
Как решать задачи по физике
Итак, чтобы задачи по физике давались легко, предлагаем придерживаться следующей системы:
Внимательно прочитайте условия задачи, при необходимости, несколько раз; вникнете в то, о чем говорится в тексте.
Запишите условия. Все известные в задаче данные нужно записать в столбик под названием «Дано». Обратите внимание, во многих задачах по физике, данными для решения являются и названия вещества. Например, дана задача: «Сколько понадобится железнодорожных цистерн для перевозки 1000 тонн нефти, если вместимость каждой цистерны 50 \(м^3\)?». 3\). Также не забывайте про постоянные величины, например, ускорение свободного падения. В задачах на свободное падение о нем может быть не сказано ни слова, но оно предполагается в условиях и необходимо, чтобы их решить. Подумайте об этом, когда записываете все известные данные.
С столбце «СИ» приведите все данные в задаче к международным единицам измерения. Так как в международной системе основными единицами измерения массы считаются килограммы (кг), массу из приведенной выше задачи необходимо привести в нужное значение: 1 000 тонн = 1 000 000 кг.
Нарисуйте схематичный рисунок. Он нужен не для всех задач. Но в тех, где упоминаются действующие на тело силы и векторы скоростей, изображение может существенно облегчить понимание процесса и натолкнуть на правильное решение.
Определите неизвестную величину, ту, что необходимо узнать, решив задание. Написав в столбике все, что известно в задаче, проведите черту под известными данными и пропишите ту величину, которую будете искать.
Подберите формулы. Это самый важный пункт в нашем алгоритме! Решение задачи после выбора формулы будет заключаться в математических вычислениях, которые имеют к физике лишь опосредованное отношение. На черновике выпишите те формулы, которые могут подойти для конкретной задачи и выберите ту, которая будет способствовать решению.
Математические вычисления. Остальное решение задачи сводится к математике. Нужно сделать необходимые преобразования и сокращения, если они нужны. Затем составить уравнение или систему уравнений. Остается только их решить и найти все неизвестные, а в конце искомую величину. Ответ обведите в прямоугольник.
Источник: evrophiz.wordpress.com
Примеры решения типовых задач по разделам
Рассмотрим подробнее решение задач из разных разделов физики по предложенному алгоритму. И дадим все необходимые объяснения к каждой из них.
Система абсолютно универсальна и подходит для решения заданий по динамике, кинематике, статике и другим разделам физики.
Кинематика
Источник: znanio.ru
Кинематика — это раздел механики, который изучает математическое описание движения тел.
Данный раздел охватывает следующие темы:
равномерное и равноускоренное движение тел;
движение тела по окружности;
относительность движения;
свободное падение тел.
Рассмотрим типовые задачи на каждую из этих тем.
Равномерное и равноускоренное движение тел
Для решения задач по этой теме нужно знать уравнение движения тела, понимать, что такое средняя, постоянная скорости и ускорение, уметь выяснять их векторное направление в конкретной задаче.
Как правило, в задачах на равномерное и равноускоренное движение необходимо найти или пройденный путь (S), или скорость движения (V), или время (t).
Задача:
Поезд длиной 240 метров, двигаясь равномерно, прошел мост за 2 минуты. Какова была скорость поезда, если длина моста равна 360 метрам?
Решение:
Записываем известные нам данные:\( l_1=240\) м. , \(l_2=360\) м., \(t=2\) мин., \(V\)=?
Проводим необходимые преобразования времени до принятых в мире единиц измерения — секунд: 2 минуты = 120 секунд.
Мы знаем, что скорость равномерного движения определяется по формуле: \(V=\frac st\)
Время нам известно, для того, чтобы найти скорость, нужно сначала определить путь пройденный поездом. Если мы схематично изобразим перемещение поезда по мосту, то увидим, что путь, пройденный поездом, равен длине самого поезда плюс длине самого моста, т.е. \(s=l_1+l_2\).
Переходим к математическим вычислениям: \(s=240+360=600\) метров.
\(V=600/120= 5\) м/с.
Задача:
При равноускоренном движении с начальной скоростью 5 м/с тело за 3 секунды прошло 20 метров. С каким ускорением двигалось тело? Какова его скорость в конце третьей секунды?
Решение:
Фиксируем данные известных нам величин: \(V_1=5 \) м/с, \(t=3\) с, s=20 м. 2\)
Свободное падение тел
Для решения задач по этой теме нужно знать закон движения при свободном падении и закономерность изменения скорости тела со временем, а также помнить про постоянную величину — коэффициент силы тяжести.
В задачах на свободное падение тел может быть предложено найти скорость движения тела, высоту, с которой оно падало или время его движения.
Задача:
Камень брошен вниз с высоты \(85\) метров. Он летит со скоростью \(8\) м/с. С какой скоростью он ударяется о землю?
Решение:
Определяем известные и неизвестные нам данные: \(h=85\) метров, \(V_1=8\) м/с., \(V_2=?\) Мы помним, что на любое падающее тело воздействует коэффициент силы тяжести, равный \(9,8\) Н/кг.
У нас есть все вводные для определения конечной скорости по формуле: \(V_2=V_1+g\times t\)
Подставляем числовые значения в уравнение и получаем скорость тела в момент удара о землю, равную \(41,3\) м/с.
Относительность движения
Задачи на относительность движения всегда требует выбрать неподвижную систему координат, относительно которой и будут производиться все расчеты. В таких заданиях ученикам обычно предлагают найти относительную скорость объекта, минимальное время, продолжительность пути или длину объекта.
Задача:
Два поезда движутся навстречу друг другу по параллельным ж/д путям. Один — со скоростью 72 км/ч, другой — со скоростью 54 км/ч. Пассажир первого поезда отмечает, что второй проходит мимо него в течение 10 секунд. Определите длину второго поезда.
Решение:
Записываем известные нам данные: \(V_1=72\) км/ч, \(V_2=54\) км/ч, \(t=10\) с, \(l_2=?\)
Переводим км/ч в м/с: \(V_1= 20\) м/с, \(V_2=15\) м/с.
Определяем систему координат, от которой будем отталкиваться при вычислении искомой величины. Логично будет, если такой системой станет линейная система координат, связанная с первым поездом и направленная по ходу его движения. Получается, что второй поезд двигается со скоростью \(V_2=15\) м/с в направлении со скоростью \(V_1=20\) м/с.
Находим общую скорость движения по формуле: \(V=V_1+V_2\)
Она равна \(35\) м/с.
Определяем длину поезда по формуле: \(l_2=V\times t\)
Получаем длину поезда, равную \(350\) метрам.
Динамика
Источник: infourok.ru
Динамика — это раздел физической дисциплины, который изучает взаимодействие тел друг другом, причины изменения движения тел и силы, воздействующие на тело в тот или иной момент времени.
Этот раздел механики охватывает следующие темы:
законы Ньютона;
неподвижный блок и наклонная поверхность;
закон всемирного тяготения;
сила упругости, упругий и неупругий удар;
работа, энергия, мощность;
закон сохранения энергии и импульса.
Для выполнения заданий по динамике необходимо знать законы Исаака Ньютона, силы, воздействующие на тела, закон сохранения импульса и уметь рисовать несложные рисунки, иллюстрирующие движение и взаимодействие тел. 2}\) вычисляем силу притяжения между книгами.
Произведя математические вычисления получаем ответ: книги притягиваются друг к другу с силой приблизительно равной \(2,4\) Н.
Сила упругости
Задача:
К покоящейся на горизонтальной поверхности системе, которая состоит из куба массой 1 кг и 2-х пружин, приложена постоянная горизонтальная сила величиной 25 Ньютонов. Между кубом и поверхностью трения нет. Жесткость первой пружины составляет \(450 Н/м\), жесткость второй пружины \(550 Н/м\). Определите удлинение пружин.
Решение:
Записываем в столбце «Дано» данные, которые нам известны: \(m=1\) кг,\( F=25\) Н, \(k_1=450\) Н/м, \(k_2=550\) Н/м, \(\Delta l_1=?\), \(\Delta l_2=? \)
Согласно 3-му закону Ньютона \(F=F_упр\)
По закону Гука \(F_упр=F=k\times\Delta l\) отсюда выводим формулы для нахождения удлинения пружин: \(\Delta l_1=\frac F{k_1}\) и \(\Delta l_2=\frac F{k_2}\)
Подставляем известные нам числовые значения в формулы и получаем ответ: \(6 см\) — удлинение первой пружины, \(5 см\) — удлинение второй пружины. 2.\)
Переводим минуты в часы: \(1\) минута=\(60\) секунд.
Найти работу можно по формуле: \(A=F\times S\)
В данных условиях \(S=h\), а \(F=g\times m\)
В условиях задачи нет значения массы тела, но мы помним, что массу можно найти по формуле: \(m=p\times V\)
Формула нахождения работы приобретает следующий вид: \(A=p\times V\times g\times h\)
Подставляем известные числовые значения в формулу и получаем ответ: работа = 3 528 000 000 Дж = 3 528 МДж.
Закон сохранения энергии и импульса
Задача:
Тепловоз массой 130 тонн приближается со скоростью 2 м/с к неподвижному составу массой 1170 тонн. С какой скоростью будет двигаться состав после сцепления с тепловозом?
Решение:
Записываем известные нам данные: \(m_1=130\) тонн, \(V_1=2\) м/с, \(m_2=1170\) тонн, \(V_2=0\) м/с, V=?
Согласно закону сохранения импульса \(m_1\times V_1+m_2\times V_2=m_3\times V_3\)
Из этой формулы получаем уравнение для нахождения скорости состава после сцепления: \(V_3=\frac{m_1\times V_1}{m_1+m_2}\)
Подставляем известные нам значения в формулу и получаем искомую скорость, равную \(0,2\) м/с.
Статика
Источник: infourok.ru
Статика — третий раздел механики, который изучает механические системы в условиях равновесия и действие приложенных к ним сил.
Для решения задач по статике необходимо обязательно рисовать схемы, иллюстрирующие заданные процессы, определять модули и направления сил, пользоваться законами сопротивления материалов.
Статика включает в себя следующие разделы:
равновесие тел;
давление в жидкостях и газе;
закон Архимеда.
Равновесие тел
Источник: infourok.ru
Давление в жидкостях и газе
Задача:
Водолаз в жестком скафандре может погружаться на глубину 250 метров, искусный ныряльщик — на 20 метров. Определите давление воды в море на этих глубинах.
Решение:
Записываем известные нам данные из условия задачи: \(h_1\)=250 м, \(h_2\) =20 м, \(p=1030 кг/м^3\), \(g=9,8\) Н/кг, \(p_1=?,\) \(p_2=?\)
По формуле \(P_1=p\times g\times h_1\) определяем давление воды для водолаза, оно будет равно примерно 2524 кПа. 3.\)
Молекулярная физика
Молекулярная физика — это один из разделов физики, описывающий физические свойства объектов путем изучения их молекулярного строения.
В основе всех задач по молекулярной физике лежит уравнение молекулярно-кинетической теории: \(P=\frac13\times m_0\times n\times V_2\)
Источник: znakka4estva.ru
Термодинамика
Источник: present5.com
Термодинамика — физический раздел, который изучает общие свойства макроскопических систем, способы передачи и превращения энергии в них.
В раздел термодинамики входят следующие темы:
теплота сгорания топлива;
изменение внутренней энергии тела при совершении работы;
внутренняя энергия идеального газа;
первый закон термодинамики;
КПД теплового двигателя.
Теплота сгорания топлива
При решении задач на сгорание топлива, важно помнить про удельную теплоту сгорания каждого вида топлива. 7\) Дж/кг, \(Q=?\)
По формуле \(Q=q\times m\) определяем теплоту сгорания и получаем 95 кДж.
Изменение внутренней энергии тела при совершении работы
Задача:
Вычислите внутреннюю энергию 1 килограмма воды при ее нагревании на 2 Кельвина.
Решение:
Записываем известные и неизвестные величины из условий задачи: \(m=1\) кг, \(T=2\)К, \(U=?\), не забываем про удельную теплоемкость воды \(c=4200\) Дж/кгхК.
Количество теплоты, которое получит вода, будет затрачено на изменение ее внутренней энергии, т.е. \(U=Q\).
Подставляем числовые значения в формулу и получаем ответ: 8400 Дж.
Внутренняя энергия идеального газа, первый закон термодинамики
При решении таких задач важно помнить про молярную массу вещества и универсальную газовую постоянную.
Задача:
Чему будет равна внутренняя энергия гелия массой 200 грамм при условии, что температура будет увеличена на 20 Кельвинов?
Решение:
Фиксируем известные величины: \(m=200\) г, \(\Delta T= 20\) К. 3\).
Коэффициент полезного действия определяется по формуле: \(\eta=\frac{A_п}{A_з}\)
\(A_п\) равна количеству теплоты (\(Q\)), которое необходимо для изменения температуры воды. \(A_п=Q=c\times m\times T.\) Массу воды найдем по формуле: \(m_1=p_1\times V_1\)
\(A_з\) равна количеству теплоты, выделенному при сгорании керосина массой 80 грамм, следовательно, \(A_з=q\times m_2\)
Подставив все известные величины в формулу, получаем ответ: КПД = 0,33.
Электростатика
Источник: infourok.ru
Электростатика — это раздел физики об электричестве, который изучает взаимодействие электрических зарядов, находящихся в неподвижности.
К задачам по электростатике относятся задачи на :
закон Кулона;
напряженность и работу электростатического поля;
электроемкость.
Закон Кулона
Задача:
Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 микро кулону, которые находятся на расстоянии 30 сантиметров друг от друга. 2/м\).
Согласно закону Ома \(I=\frac UR\) отсюда \(U=U=I\times R\)
Сопротивление определяем по формуле: \(R=p\times\frac lS\)
Подставляем числовые данные, находим сопротивление. Оно равно 0,34 Ом.
Находим значение напряжения: 1,7 В.
Задача на работу и мощность тока:
Определите мощность и работу электродвигателя вентилятора за 10 минут, если при напряжении 220 Вольт сила тока в электродвигателе составила 1 Ампер.
Для того, чтобы задания по физике решались совсем легко, предмет нужно полюбить. Если это не про вас, не переживайте! Посвящайте свое время любимым дисциплинам и хобби, а физику оставьте для профессионалов Феникс. Хелп.
Узнаем как научиться решать задачи по физике: полезные советы педагогов
Вопрос о том, как научиться решать задачи по физике, волнует большинство школьников. Эта наука дается тяжело даже самым умным детям, поскольку она содержит много теории, которую необходимо уметь применять на практике. Задачи – это способ обучения, который учителя используют для того, чтобы дети освоили предмет с практической точки зрения, поняли, для чего нужна физика и как ее можно использовать в повседневной жизни.
Книга «Как научиться решать задачи по физике, 7 класс»
Поскольку физика – это наука, которую нужно осваивать постепенно, переходя от простого материала к сложному, вникать в азы предмета необходимо с первого школьного урока. Обычно впервые ученики сталкиваются с этим предметом в 7 классе. Поскольку изучение физики – это давний и наболевший вопрос для школьников, на сегодня разработано множество учебных пособий, которые значительно облегчают процесс решения задач.
Одним из успешных авторов, которые пользуются спросом среди школьников и их родителей, является Л. Орловская. Как научиться решать задачи по физике, она подробно описывает в своей книге для учеников 7 класса. Именно в этом возрасте у детей формируется впечатление о науке. Если они с самого начала смогут положительно к ней относиться, то проблем с пониманием предмета не будет и в дальнейшем.
Книгу Орловской можно использовать и как учебное пособие, и как справочник по физике. Кроме того, учебник рассчитан не только на аудиторию школьников. Полезную информацию в нем найдут также и родители, и учителя.
Общие рекомендации педагогов
Как правило, многие современные школьники пренебрегают советами учителя, стараясь найти особенную методику решения задач. И в этом состоит их самая большая ошибка. Рекомендации преподавателя действовали во все времена, если школьники относились к ним серьезно.
Вот такие советы обычно дают учителя:
Внимательно читайте условие задачи. Профессиональные педагоги уверены, что если полностью разобраться в условии, то задание автоматически будет решено наполовину.
Рисуйте схемы для наглядности. Практически к любой задаче по физике можно нарисовать график, рисунок или чертеж. Это поможет вам осознать смысл решения.
Расписывайте решение в мельчайших подробностях. Так вы увидите наиболее полную картину, сможете устранить недостатки и проверить себя в случае необходимости.
Если вы не знаете, как научиться решать задачи по физике, то попробуйте следовать этим советам неукоснительно. Скорее всего, вы очень быстро заметите, что объем ваших знаний значительно увеличится.
Психологическая подготовка к занятию
Многие школьники недооценивают роль правильного психологического настроя при решении задач. На самом же деле он лежит в основе учебного процесса. При правильном настрое вы не только сможете спокойно преодолеть все трудности, но и принять свой успех как должное.
Итак, воспользуйтесь алгоритмом для создания нужной мотивации:
Успокойтесь и поймите, что перед вами всего лишь задача. Ничего не случится, если с первого раза вы ее не решите.
Изучите условие задачи, постарайтесь осознать его смысл.
Нарисуйте схему к задаче, даже если это не задано по условию. Это значительно упростит процесс решения.
Составьте краткое условие задачи, в котором будет присутствовать только нужная вам информация.
Сформулируйте вопрос, на который вам нужно ответить в письменном виде.
Посмотрите на сформировавшуюся картину и осознайте, что половина решения у вас готова.
Эти простые шаги не только приведут вас к верному решению, но и помогут сформировать уверенность в себе. Как только вы поймете, что ничего сложного вас не ожидает, а вы являетесь вполне способным человеком, приступайте непосредственно к решению.
Алгоритм решения задачи
Когда вы поняли, с какими числами и какой информацией вам придется работать, осознали суть и смысл задания, можно приступать к решению. Его алгоритм выглядит так:
Выпишите для наглядности все формулы, которые могут быть вам полезны. Пусть они всегда будут перед глазами.
Проанализировав все формулы, выберите только нужные, вычеркнув остальные.
Подставьте числа в формулы, решив примеры. Если у вас получились уравнения, то найдите неизвестную переменную. Тут вам помогут знания математики.
Если задание объемное, то повторяйте предыдущее действие, пока не найдете все неизвестные значения.
После описания решения сформулируйте конечный ответ.
Людям, которые ходят разобраться, как научиться решать олимпиадные задачи по физике, этот алгоритм тоже подходит. Просто некоторые его пункты придется повторить многократно.
Полезные советы
Если какая-либо наука и нуждается в дополнительных советах для выполнения практических заданий, то это физика. Задача, которая легко решается, скорее всего, просто неправильно вами понята. Или же вы настолько разобрались в этой науке, что в обучении больше не нуждаетесь. Из этого вытекает первый совет. Он заключается в том, что вам нужно постоянно практиковаться. Чем большее количество задач вы решите, тем быстрее выработаете автоматизм. Другие рекомендации профессиональных педагогов:
Вся изучаемая информация основана на теории, причем самой простой. Она изучается в самом начале курса физики. Поэтому не пренебрегайте учебниками для 7 класса, если какие-то сведения были вами забыты.
Если вы долгое время не можете найти решение, сделайте перерыв на несколько часов, а после этого снова приступайте к раздумьям.
Если вы так и не поняли, как научиться решать задачи по физике, постарайтесь изучить всю теорию. Скорее всего, у вас недостаточная база знаний.
Не стесняйтесь попросить о помощи.
Все задачи по физике основаны на понимании их смысла. Поэтому не пытайтесь просто совершать математические действия, которые вам не ясны.
Изучите эти советы, чтобы на следующем занятии по физике применить их практически.
Особое предупреждение
Иногда случается, что человек не может понять физику, потому что она ему не дается. Это обосновано гуманитарным складом ума. Не расстраивайтесь, если вы относитесь к этой категории. Понимающий преподаватель поможет вам освоить азы науки, которые вам понадобятся для получения достойной оценки.
ЕГЭ по физике с решениями, часть А
Задачи ЕГЭ по физике с готовыми решениями хорошо подходят для подготовки. Часть А.
Решение задач по физике, ЕГЭ – часть С
A1
Зависимость координаты от времени для некоторого тела описывается уравнением . В какой момент времени проекция скорости тела на ось равна нулю?
Решение: По виду уравнения зависимости координаты от времени заключаем, что движение равноускоренное с отрицательной проекцией ускорения. Уравнение зависимости скорости от времени имеет вид: . Определяем значения начальной скорости v0=12 м/с и ускорения, равного удвоенному коэффициенту при t2 (а=4 м/с2). Следовательно, уравнение скорости в нашем случае имеет вид: . Подставляя v=0, находим t=3с.
Верный ответ 2
1) 6с
2) 3 с
3) 2с
4) 0
A2
Тело движется вдоль оси Ох под действием силы F. Проекция скорости тела меняется по закону, представленному на рисунке. По какому закону изменяется проекция силы Fх?
1 2 3 4
Решение: Из анализа графика следует, что движение тела равноускоренное с отрицательной проекцией ускорения. Такое движение осуществляется под действием постоянной по модулю силы, проекция которой на направление движения отрицательна.
Верный ответ 3
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
A3
В каком случае потребуется большая сила, чтобы сдвинуть верхний брусок с места? Материал, из которых сделаны бруски, а также их массы одинаковы.
1) в первом
2) во втором
3) в третьем
4) во всех случаях сила одинакова
Решение: Поскольку максимальная сила трения покоя примерно равна силе трения скольжения, то для того, чтобы сдвинуть брусок с места необходимо приложить силу по величине равную Fтр=μN, где N- сила нормальной реакции опоры. Поскольку тело находится на горизонтальной поверхности, N= mg. следовательно, Fтр=μ mg. Поскольку все бруски имеют одинаковую массу, то и сила, необходимая для т ого, чтобы сдвинуть их с места, должна быть одинаковой.
Верный ответ 4
A4
Шарик массой m, двигаясь со скоростью V перпендикулярно стенке, упруго отскакивает от нее в обратную сторону с прежней по модулю скоростью. Чему равен модуль импульса силы, действовавшей на шарик в момент удара?
Решение: Модуль импульса силы, действовавшей на шарик в момент удара, равняется модулю изменения импульса шарика |Dp|=2mv.
Верный ответ 3
1) 0
2) mV
3) 2mV
4) mV/2
A5
Машина равномерно поднимает тело массой 20 кг на высоту h=10 м за время t=20 с. Чему равна ее мощность?
Решение: Поскольку тело движется равномерно, работа силы тяги по модулю равна работе силы тяжести. А= mgh. Тогда мощность определится следующим образом: . После подстановки и вычислений получим N=100 Вт.
Верный ответ 1
1) 100 Вт
2) 10 Вт
3) 1000 Вт
4) 1 Вт
A6
На рисунке изображена поперечная волна. Частота колебаний частиц среды, в которой она распространяется, 4 Гц. Чему равна скорость волны?
Решение: Скорость волны равна произведению ее длины волны на частоту колебаний частиц среды. Из рисунка видно, что половина длины волны равна 8 см, следовательно, длина волны 0,16 м. Умножая полученное значение на частоту (4 Гц), получим значение скорости, равное 0,64 м/с.
Верный ответ 1
1) 0,64 м/с
2) 0,32 м/с
3) 32 м/с
4) 64 м/с
A7
На столе лежит книга массой 0,5 кг. Какая из указанных ниже сил, согласно третьему закону Ньютона, равна по модулю и противоположна по направлению силе тяжести, действующей на книгу?
Решение: Сила тяжести обусловлена взаимодействием книги с Землей. По третьему закону Ньютона силой, равной по модулю и противоположной по направлению действующей на книгу силе тяжести, является сила тяготения, действующая на Землю со стороны книги.
Верный ответ 3
1) сила реакции опоры
2) вес книги
3) сила тяготения, действующая на Землю со стороны книги
4) сила трения покоя
A8
Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наибольшая при прочих равных условиях:
Решение: Наибольшая скорость диффузии при прочих равных условиях наблюдается в газах.
Верный ответ 2
1) раствор медного купороса и вода
2) пары эфира и воздух
3) свинцовая и медная пластины
4) вода и спирт
A9
Медь плавится при постоянной температуре 1085° C. Поглощается или выделяется энергия в этом процессе?
Решение: Плавление меди происходит с поглощением энергии, поскольку внутренняя энергия расплава больше внутренней энергии меди в твердом состоянии.
Верный ответ 1
1) поглощается
2) выделяется
3) не поглощается и не выделяется
4) может поглощаться, может выделяться
A10
2 моль неона и 3 моль аргона находятся в разных сосудах при одинаковой температуре. Отношение значений внутренних энергий этих газовравно
Решение: Внутренняя энергия неона и аргона определяется следующими с отношениями: , . Поскольку значения всех величин, входящих в правые части этих равенств, за исключением n, одинаковы, отношение значений внутренних энергий определяется отношением .
Верный ответ 3
1) 3/2
2) 4/3
3) 2/3
4) 1/3
A11
В алюминиевый сосуд массой 100 г налито 200 г воды. Температура воды и стакана 750С. При опускании в воду серебряной ложки массой 80 г при температуре 150С температура воды в сосуде понизится на
Решение: В теплообмене участвуют три тела: вода, алюминиевый стакан и серебряная ложка. При этом изменения агрегатного состояния не происходит. Уравнение теплового баланса имеет вид:, где mв, mст и mл – массы воды, стакана и ложки соответственно, св, сал и сс – удельные теплоемкости воды, алюминия и серебра, t1– начальная температура воды и стакана, t2 – начальная температура ложки, q – температура термодинамического равновесия. Из уравнения находим q = 73,80С. Следовательно температура воды в сосуде понизится на 1,20С.
Верный ответ 4
1) 20С
2) 1,50С
3) 10С
4) 1,20С
A12
Идеальный одноатомный газ находится в сосуде с жесткими стенками объемом 0,5 м3. При нагревании его давление возросло на 4∙103 Па. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на
Решение: Записывая уравнение Менделеева – Клапейрона (1) для начального и конечного состояний и вычитая из второго уравнения первое, получим (2). Изменение внутренней энергии идеального одноатомного газа (3) или, с учетом (2), . Подставляя числовые значения, получимкДж.
Расстояние между обкладками конденсатора уменьшили в 4 раза, не отключая его от источника зарядов. При этом напряжение на обкладках конденсатора
Решение: Изменение расстояния между обкладками конденсатора без отключения его от источника зарядов приводит к изменению его емкости и заряда на обкладках конденсатора, напряжение при этом не меняется.
Верный ответ 4
1) уменьшилось в 4 раза
2) увеличилось в 4 раза
3) увеличилось в два раза
4) не изменилось
A14
На рисунке представлен участок электрической цепи. Каково отношение количеств теплоты , выделившихся на резисторах R2 и R3 за одно и то же время?
Решение: (1), где I2 и I3 – токи, которые текут на верхнем и нижнем участке цепи. Поскольку напряжение на параллельно соединенных участках одинаково, I2*(R1+R2)= I3*(R3+R4), а . Подставляя числовые значения в формулу (1), получим
Верный ответ 3
1) 0,44
2) 0,67
3) 0,9
4) 1,5
A15
При увеличении в 2 раза индукции однородного магнитного поля и площади неподвижной рамки поток вектора магнитной индукции
Решение: Магнитный поток определяется следующим образом: Ф= B*S*cosa Следовательно, при увеличении в 2 раза индукции однородного магнитного поля и площади неподвижной рамки поток вектора магнитной индукции увеличится в 4 раза.
Верный ответ 3
1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) увеличится в 4 раза
4) уменьшится в 4 раза
A16
При прохождении электромагнитных волн в воздухе происходят колебания
Решение: При прохождении электромагнитных волн в воздухе происходят колебания
напряженности электрического и индукции магнитного полей
Верный ответ 3
1) молекул воздуха
2) плотности воздуха
3) напряженности электрического и индукции магнитного полей
4) концентрации кислорода
A17
Дано: преломление светового пучка на границе стекло-воздух. Угол падения равен 60 градусов, а угол преломления – 30. Чему равен показатель преломления стекла?
Решение: Показатель преломления , где угол падения a=60о, а угол преломления g=30о. Подставляя значения синусов в формулу (1), получим n=
Верный ответ 3
1) 1
2)
3)
4)
A18
При прохождении света через стекло наибольшая скорость у лучей
Решение: оранжевого цвета.
Верный ответ 1
1) оранжевого цвета
2) синего цвета
3) зеленого цвета
4) голубого цвета
A19
Два точечных электрических заряда q1=4 мкКл и q2=10 мкКл находятся на расстоянии r друг от друга. Каким образом нужно перераспределить заряды, чтобы сила взаимодействия между ними была наибольшей?
Решение: По закону Кулона сила взаимодействия двух точечных зарядов, находящихся на определенном неизменном расстоянии, прямо пропорциональна их произведению. При неизменном значении суммарного заряда наибольшее значение силы Кулона получается в случае равных зарядов. Наиболее просто в этом случае ответ может быть получен выбором произведения величин зарядов, приведенных в вариантах возможных ответов.
Верный ответ 3
1) q1=1 мкКл; q2=13 мкКл
2) q1=6 мкКл; q2=8 мкКл
3) q1=q2=7 мкКл
4) q1=14 мкКл; q2=0 мкКл
A20
На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Какой цифрой обозначен переход, соответствующий в спектре испускания атома самой большой частоте излучения?
Решение: Поскольку энергия фотона пропорциональна частоте излучения, самая большая частота излучения соответствует переходу, обозначенному на рисунке цифрой 3.
Верный ответ 3
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
A21
На рисунке приведена зависимость числа нераспавшихся ядер N от времени в процессе радиоактивного распада для трех изотопов. Для какого из них период полураспада минимален?
Решение: Определим по графику период полураспада Т для каждого изотопа. Для этого нанесем вспомогательные линии (показаны штрихом) Видно, что изотоп II обладает наименьшим периодом полураспада.
Верный ответ 2
1) 1
2) 2
3) 3
4) у всех изотопов одинаков
A22
Для возникновения цепной реакции при делении тяжелых ядер наиболее существенно соотношение числа образующихся в ядерной реакции и поглощаемых в системе
Решение: нейтронов.
Верный ответ 2
1) γ-квантов
2) нейтронов
3) α-частиц
4) электронов
A23
В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4∙10–19 Дж и стали освещать ее светом частоты 3∙1014 Гц. Затем частоту увеличили в 2 раза, оставив неизменным число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,
Решение: Фотоэффект наблюдается в том случае, если энергия фотона hn больше работы выхода. Подстановка числовых значений и расчет энергии фотона показывает, что при освещении пластины светом частоты 3∙1014 Гц энергия фотона меньше работы выхода и фотоэффект не наблюдается. При увеличении частоты в 2 раза энергия фотона увеличивается тоже в 2 раза и становится достаточной для того, чтобы фотоэффект имел место.
Верный ответ 2
1) не изменилось
2) стало не равным нулю
3) увеличилось в 2 раза
4) увеличилось менее чем в 2 раза
A24
Какова температура кипения воды при нормальной атмосферном давлении по абсолютной шкале температур?
Решение: Температура кипения воды при нормальной атмосферном давлении t =100оС. Используя формулу, связывающую температурные шкалы Кельвина и Цельсия T=t+273, получим Т=373 К
Верный ответ 4
1) 100 К
2) 173 К
3) 273 К
4) 373 К
A25
Космонавты исследовали зависимость силы тяжести от массы тела на посещенной ими планете. Погрешность измерения силы тяжести равна 4 Н, а массы тела – 50 г. Результаты измерений с учетом их погрешности представлены на рисунке. Согласно этим измерениям, ускорение свободного падения на планете приблизительно равно
Решение: Зависимость силы тяжести от массы определяется формулой F=mg. Через начало координат и экспериментальные точки на координатной плоскости проведем прямую (показана штрихом). Ускорение свободного падения равняется тангенсу угла наклона прямой к оси m. Отсюда следует, что определенное с погрешностью значение ускорения свободного падения g=7,5 м/с2. Приведенное в ответах наиболее близкое значение 7 м/с2.
Верный ответ 2
1) 10 м/с2
2) 7 м/с2
3) 5 м/с2
4) 2,5 м/с2
Рекомендуем:
Обратите внимание: на главной странице есть множество материалов для подготовки к ЕГЭ по русскому языку и другим предметам.
Как решить задачу по физике | Джозеф Меллор
Чтобы стать мастером физики, нужно много работать, но изучение методов и рекомендаций, изложенных в этой статье, — это первый шаг.
Автор сделал все изображения в этой статье, используя LaTeX, tikz, numpy, pyplot и GIMP.
Люди часто говорят о физике, как если бы она была просто набором фактов и уравнений: F=ma , энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, E = mc² , звезды представляют собой гигантские шары водорода, сливающиеся в гелий и более тяжелые элементы и т. д. Эти факты и уравнения могут либо составлять основу нашего понимания, либо являться результатом нашего понимания, но заниматься физикой значит соединять их. Другими словами, для изучения физики требуется методы обучения и рекомендации наряду с фактами и уравнениями.
Я не смогу подробно описать все методы и рекомендации, используемые в каждой задаче, но я хочу рассказать о некоторых из наиболее распространенных методов и рекомендаций, используемых в физике.
За исключением особого случая, когда вас просят вывести уравнение, вы можете использовать данные уравнения для решения приличного количества задач, используя некоторые простые упражнения и базовую алгебру. Если вы знаете все значения в уравнении, кроме одного, вы можете получить это значение .
Пример: Небесная механика
Сколько времени понадобилось бы Земле, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, если бы масса Солнца составляла одну сотую нынешней, а орбита Земли не изменилась?
Третий закон Кеплера связывает массу Солнца, радиус/большую полуось орбиты и период орбиты, поэтому мы можем получить период, решив третий закон Кеплера для T и подключив в уже известных нам значениях.
Продвинутый трюк
Всякий раз, когда у вас есть задача по физике, которая изменяет несколько значений (в данном случае массу солнца) в формуле, попробуйте выразить свой ответ в терминах значений до изменения. Для этой задачи нам не нужно искать какие-либо из этих физических констант в задаче, и нам даже не нужен калькулятор.
Обратите внимание, что сине-зеленые выражения одинаковы, поэтому мы можем подставить их обратно, не зная ничего, кроме того, что Земле требуется год, чтобы совершить оборот вокруг Солнца. Вы можете получить аналогичный результат, разделив период Земли на новый период и сократив члены.
Расширение этого принципа
Я рассмотрел только случай, когда у вас есть сингулярное уравнение с одним неизвестным, но если у вас есть n уравнений, вы можете иметь n неизвестных значений . Позже мы рассмотрим конкретные примеры.
Если вы когда-нибудь окажетесь в ситуации, когда вы не знаете, как перейти от информации, данной в задаче, к тому, что задача требует от вас, возьмите информацию, которая у вас есть, и сделайте что-нибудь с ней, даже если вы не не знаю, чем это может вам помочь . Физика часто требует от вас взять то, что вы знаете, найти уравнение, которое может дать вам больше информации, а затем повторять процесс, пока у вас не будет достаточно информации, чтобы ответить на вопрос. Следуя этой технике, не забывайте просматривать всю имеющуюся у вас информацию, даже если вы уже использовали ее раньше.
Пример: кинематика
Какой длины должна быть взлетно-посадочная полоса для самолета массой м движущегося с постоянной результирующей силой F для достижения скорости vf из состояния покоя?
Фраза «Какой длины должна быть взлетно-посадочная полоса» означает, что вы ищете расстояние. Вы знаете массу, силу, начальную скорость (0 м/с, так как вы находитесь в состоянии покоя) и конечную скорость. Поскольку вы пытаетесь использовать явное уравнение, если это возможно, вы ищете любое уравнение в своем листе уравнений, но не находите ни одного. Помня, что вы пытаетесь получить всю возможную информацию, вы вместо этого ищете уравнения, в которых вам известны все переменные, кроме одной. Вы найдете классический F = MA и осознайте, что вы знаете F и M , так что теперь у вас есть A , Acceleration. Теперь вы ищете уравнения, в которых известны все переменные, кроме одной, и обнаруживаете, что одно из кинематических уравнений имеет a , s (расстояние/перемещение), vi (начальная скорость) , и vf (конечная скорость):
Понимая, что вы знаете все, кроме расстояния, вы можете найти расстояние и решить задачу.
С большим опытом
По мере накопления опыта вы будете помнить такие схемы, как «использование F = ma , а затем использование кинематического уравнения для получения скорости, времени или расстояния» и вам не придется просматривать все уравнения на листе уравнений, чтобы найти соответствующее уравнение. За все время, которое вы сэкономили, вы можете работать над другими проблемами.
Я дам вам методы, которые работают в примерах для последующих разделов, но я понял их только потому, что продолжал следовать этому правилу, делать ошибки и учиться на них. Есть очень много способов сделать ошибку, решая проблему. Пока вы продолжаете пытаться и стараетесь не совершать ошибок, которые вы уже совершили , у вас кончатся ошибки, которые нужно совершать.
В декартовых координатах (т. е. в стандартной системе координат (x, y, z) ) каждое измерение является ортогональным, то есть вы можете рассматривать каждое измерение по отдельности. С практической точки зрения, вы можете создать систему уравнений с одним уравнением на измерение. Вы можете использовать эту технику для любой величины, которая может быть выражена в виде вектора, включая скорость, импульс, силы, угловой момент и крутящий момент.
Расширения этого метода
В физике более высокого уровня вы увидите несколько других расширений этого метода: использование симметрии для уменьшения количества уравнений, которые вы должны учитывать, метод разделения переменных , и метод расширения собственной функции (вы можете рассматривать каждую собственную функцию, как если бы это было отдельное измерение). Поскольку я не хочу дублировать работу, а метод разделения переменных приводит непосредственно к разложению по собственным функциям, я приведу только пример метода симметрии.
Пример: Баллистика
Пренебрегая сопротивлением воздуха и предполагая, что кривизна Земли незначительна, какова максимальная дальность полета пушки с начальной скоростью v ?
Мы можем рассмотреть размеры x и y по отдельности и использовать кинематические уравнения, чтобы найти ответ. Нам придется разделить скорость на компоненты x и y , используя синусоид 9.0007 и косинус . Обратите внимание, что поскольку у нас есть система из двух уравнений, у нас может быть два неизвестных, как я уже говорил ранее в разделе Explicit Equation . К сожалению, похоже, у нас есть три неизвестных, поскольку мы не знаем θ , угол, под которым стреляет пушка, но мы можем получить другое уравнение, поскольку пытаемся максимизировать дальность. Мы получим диапазон с точки зрения одного неизвестного, затем мы возьмем производную диапазона по этому неизвестному, установим ее на ноль, найдем неизвестное в новом уравнении, а затем выберем решение, которое дает нам максимальное значение.
В этом случае мы знаем
начальное положение: (0, 0)
вектор начальной скорости (через другие переменные): ( v
5
6
, V SIN θ )
вектор ускорения (гравитация его вниз): (0, -G)
We также знают также.0006 y , так как диапазон относится к тому, как далеко он пройдет, прежде чем упадет на землю, что происходит, когда y снова равно нулю.
Два кинематических уравнения связывают начальную скорость и начальное ускорение с положением, и каждое имеет разные неизвестные. Если мы используем тот, который имеет конечную скорость как неизвестную (тот, который мы использовали ранее), мы получим
в направлении x и
в направлении y , где мы приняли отрицательное решение, поскольку пушечное ядро движется вниз, когда оно падает на землю. Это кинематическое уравнение не помогло нам определить расстояние, потому что мы не могли использовать информацию из одного уравнения для решения другого и наоборот. Если вместо этого мы используем кинематическое уравнение, в котором время является неизвестным
мы получаем
, что означает, что мы можем получить ответ, решив t через θ или наоборот. Глядя на уравнение y, мы получаем
, где мы выбрали ненулевое решение t , поскольку пушечное ядро находится в точке (0, 0) при t = 0 . Поскольку у нас есть t в пересчете на θ , мы можем снова подставить это в уравнение для диапазона, что дает нам
Теперь единственное неизвестное равно θ , поэтому мы хотим найти угол, который максимизирует дальность выстрела, что мы и делаем, используя процесс, описанный ранее в этом разделе (или используем тот факт, что максимум sin θ равен 1 и пропустите эту часть).
Вы можете решить это уравнение несколькими способами, но я собираюсь сделать это чисто математическим способом (который станет более полезным в более поздних математике и физике, хотя для этой задачи это будет излишним). Я также собираюсь использовать радианы, потому что математика и физика, как правило, проще с радианами.
Первое уравнение получается из того факта, что cos( θ ) имеет ноль в точке 1/2 π (90 градусов) и повторяет каждое целое число, кратное 7 π ), что и означает правая часть первого уравнения ( 1/2 π плюс некоторое целое число, кратное π ). Оттуда я делю обе стороны на 2 и получаю возможные значения θ . Поскольку θ должно находиться в диапазоне от 0 (стрельба прямо вперед) до 1/2 π (стрельба прямо вверх), единственное θ , которое максимально увеличивает расстояние полета ядра. 1/4 π (45 градусов).
Подключив все, мы получим окончательный ответ:
Пример: Balanced Forces
Автомобиль движется вперед с постоянным ускорением. Внутри этой машины кольцо массой m в состоянии равновесия висит на натянутой нити под углом θ отличие от висения прямо вниз, как показано на схеме. Определить ускорение автомобиля.
Сделано из тикза и латекса
На кольцо действуют три силы:
ускорение автомобиля
сила тяжести
натяжение струны
Поскольку мы имеем дело с силами, воздействующими на объект с известным суммарным ускорением (то есть 0, так как он находится в равновесии) и мы знаем направления всех сил, мы можем нарисовать диаграмму свободного тела.
Обратите внимание, что сила от автомобиля полностью направлена в направлении x , сила гравитации полностью направлена в направлении y , а сила натяжения имеет компоненты x и y . Как и в предыдущей задаче, мы можем разбить силу натяжения на компоненты x и y , используя синус и косинус . Обратите внимание, что поскольку θ относится к положительной оси y , мы получаем y компонента натяжения путем умножения на cos(θ) , а не sin(θ) . Точно так же мы должны умножить на sin(θ) , чтобы получить составляющую напряжения x . Разбив эту систему на одно уравнение для каждого измерения, мы получим
. Возможно, вы думаете, что мы застряли, потому что сейчас мы не знаем никаких сил, кроме гравитации (это -mg ). Мы можем попробовать кое-что, но мы можем сделать замену F = ma , для всех сил, и так как все силы действуют на кольцо, мы можем сделать следующее
После этого мы найдем ускорение автомобиля и получим выражение через ускорение от напряжения и θ .
Мы знаем θ , поэтому нам нужно другое уравнение, которое связывает ускорение от напряжения с чем-то другим, что мы знаем. В данном случае это θ и г . Подставив выражение для ускорения сзади в ускорение автомобиля, мы получим окончательный ответ g tan( θ ) с помощью описанного ниже процесса.
Обратите внимание, что вам не нужно было использовать массу кольца, хотя она была указана в задаче. В реальном мире у вас часто будет больше информации, чем вам нужно, поэтому вам нужно выяснить, какую информацию использовать, а какую игнорировать.
A Ярлык
Поскольку сумма сил равна нулю, если сложить векторы встык, они образуют треугольник с силой натяжения в качестве гипотенузы, силой автомобиля в качестве противоположной стороны и силой тяжести в качестве противоположной стороны. смежная сторона, а это значит, что вы можете использовать определение касательной , чтобы получить ответ. Этот ярлык используется редко, но здесь он работает. Если вы не знаете, как использовать этот ярлык, не делайте этого и используйте процедуру, описанную выше.
Пример: симметрия в электрических полях
Каково электрическое поле на расстоянии r от бесконечно длинной линии заряда (т. е. провода) с однородной плотностью заряда λ при отсутствии тока?
Эта проблема появится позже при изучении физики и потребует векторного исчисления для полного понимания, но общий принцип симметрии остается в силе.
Если бы вы хотели, вы могли бы проинтегрировать по всему проводу и получить ответ, но закон Гаусса требует меньше работы (я могу посмотреть на эту задачу и сказать вам, что ответ λ/(2πεr) , потому что математика довольно проста с законом Гаусса, но я собираюсь пройти весь процесс, чтобы вы поняли, что происходит за кулисами). Однако, чтобы максимально эффективно использовать закон Гаусса, нам нужно найти полный набор поверхностей, которые мы можем использовать в любом месте провода, чтобы электрическое поле не менялось ни по величине, ни по направлению относительно поверхности. Вы можете подумать, что нам уже нужно знать электрическое поле, чтобы найти такую поверхность, но мы можем использовать симметрию задачи, чтобы вычислить поверхность. Я собираюсь установить свою систему координат так, чтобы линия заряда проходила в z направление, которое вы можете себе представить вверх и вниз. Я также предполагаю, что на всех диаграммах заряд положительный (имеется в виду, что электрическое поле направлено в другую сторону), но если λ отрицательное, поменяйте направление всех стрелок на диаграмме.
Так как линия заряда бесконечно длинна, не должно иметь значения, на какой участок провода мы смотрим. Каждая точка на проводе будет иметь одинаковое количество заряда на одинаковом расстоянии с обеих сторон.
Этот факт дает нам два упрощения, которые мы можем сделать:
Провод имеет трансляционную симметрию вдоль его длины, что означает, что компонент провода z не имеет значения, и мы можем выбрать любой участок провода, чтобы нарисовать нашу поверхность.
Электрическое поле имеет нулевую составляющую z , поскольку распределение заряда симметрично в направлении z вокруг каждой точки.
Это поле невозможно, так как оно имеет положительную z-компоненту. Все возможные поля не имеют z-компоненты.
Мы также можем заметить, что вращение вокруг линии заряда не меняет распределения заряда, поэтому у нас также есть вращательная симметрия , что означает, что электрическое поле не может выглядеть как
. Нарисовано с использованием numpy и pyplot.
, где красная точка — провод, выходящий из экрана. Это также не может выглядеть как
, потому что магнитное поле постоянно (в частности, 0), а уравнение Максвелла-Фарадея означает, что оно не имеет никакого завихрения. В этот момент электрическое поле может выглядеть только как
с проводом, выходящим из экрана. Длина стрелок будет разной, но это правильное направление.
Теперь мы знаем, что нам нужна поверхность, которую можно вращать вокруг проволоки или скользить по ней, что означает , что мы можем использовать цилиндр с центром вокруг проволоки в качестве нашей поверхности . Таким образом, закон Гаусса для нас в этом случае равен
Заряд, содержащийся в цилиндре длиной L , равен всего лишь Lλ , так что правая часть уравнения решена. Общий поток через поверхность представляет собой сумму потоков через оба конца цилиндра и боковую часть цилиндра (там, где вы наклеили бы этикетку на банке). Включение их дает
Поскольку электрическое поле перпендикулярно основаниям цилиндра (используйте нормали к поверхности для потока), они вносят нулевой поток.
Поскольку электрическое поле направлено прямо из стороны цилиндра, скалярное произведение в интеграле просто становится двумерным интегралом, который представляет собой просто площадь поверхности стороны цилиндра. На данный момент мы можем получить ответ с помощью некоторой алгебры.
С опытом вы научитесь распознавать цилиндрическую симметрию, после чего сможете без особых усилий перейти от закона Гаусса к математике.
Хотя вы можете использовать силы и крутящие моменты, чтобы выяснить, как что-либо в классической механике будет двигаться, и, следовательно, вычислить другие связанные величины, это может быть проблемой. Если вы пытаетесь выяснить, насколько быстро мяч, катящийся по прямой рампе (без проскальзывания и сопротивления воздуха), движется в нижней части рампы, то вы можете использовать силы и крутящие моменты, даже если они требуют больше работы.
Все силы везде одинаковы.
Если вы пытаетесь определить, с какой скоростью мяч, катящийся по криволинейной рампе (без проскальзывания и сопротивления воздуха), движется в нижней части рампы с помощью сил и крутящих моментов, вам придется вычислить интеграл по траектории сила, которая меняется в зависимости от положения, так что удачи.
AAAAAAHHHHHHH
В лучшем случае, даже если вы получите решение, вы потратите на решение проблемы гораздо больше времени, чем нужно. Вместо этого поиск сохраняющихся количеств может дать вам ответ, который вы сможете быстро проверить. Три наиболее распространенные сохраняющиеся величины в задачах по физике I:
Линейный импульс: Отсутствие суммарных внешних сил на систему означает, что полный линейный импульс сохраняется.
Суммарная механическая энергия: Отсутствие сопротивления воздуха, проскальзывания, трения или повреждения объектов в системе, вероятно, означает сохранение полной механической энергии системы. Говоря более технически, если все силы в каждой точке образуют консервативное векторное поле, то энергия сохраняется. Если в задаче указано упругое столкновение, то сохраняется и полная механическая энергия.
Угловой момент: Что-то будет вращаться, и внешних крутящих моментов не будет.
Если вы можете сохранить либо линейный, либо угловой момент, вы получите уравнение для каждого соответствующего измерения. Точно так же, если энергия сохраняется, вы получаете одно бесплатное уравнение, но это уравнение часто дает вам гораздо больше информации с меньшими усилиями.
Пример: сохранение импульса и энергии
Космонавт в космосе сбивает мяч в точке (-1, -3) с другим шаром той же массы в позиции (0, 0), который затем ударяется о стену в точке положение (2, 3). Перед столкновением первый шарик движется со скоростью ви . Каковы скорости обоих шаров сразу после столкновения? Предположим, что нет ни трения, ни сопротивления воздуха, ни гравитации, ни вращения.
Механическая энергия сохраняется, так как задача говорит нам, что столкновение было упругим, так что мы получим уравнение. Мы также можем получить некоторые уравнения из закона сохранения импульса, поскольку после того, как космонавт ударит по первому мячу, внешние силы отсутствуют. У нас есть три неизвестных:
v1 , скорость первого мяча
v2 , скорость второго мяча
направление первого мяча после столкновения потому что он изменился с (-1, -3) на (0, 0) . Точно так же мы знаем направление, в котором летел второй мяч, потому что он прошел путь от (0, 0) до (2, 3) . Затем мы нормализуем эти векторы (разделив их на длину), чтобы в итоге мы получили только направление. над этими векторами, чтобы мы знали, что они являются единичными векторами.
Мы прошли тот же процесс для v2 , что и для vi . Теперь, когда у нас есть единичные векторы, мы можем выразить векторы как произведение величины и направления.
После этого я буду хранить все в переменных и буду работать с векторами, потому что это позволит мне работать с измерениями x и y одновременно, потому что математика довольно полезно. Сначала рассмотрим уравнение импульса.
Теперь, когда у нас есть явное уравнение для v1 , мы можем посмотреть на уравнение полной механической энергии. Обратите внимание, что поскольку v1 — это вектор, мы можем поставить над ним точку, чтобы получить его величину в квадрате, что нам и понадобится для уравнения кинетической энергии.
Поскольку скалярное произведение между векторами шляпы является скаляром (в частности, косинусом угла между vi и v2 ), я заменю его символом C , чтобы очистить математику.
Теперь мы подставим это в уравнение полной механической энергии, и у нас должно получиться что-то, что мы сможем решить.
Мы отвергаем решение v2 = 0 , поскольку знаем, что v2 не равно нулю, поэтому нам остается другое решение. Мы подставляем наш результат для v2 обратно в наше уравнение для v1 , и все готово.
Пример: Энергосбережение
Мяч массой m и радиусом R с одинаковой плотностью начинает катиться по пандусу (не обязательно плоскому) без сопротивления воздуха, без скольжения. Мяч имеет начальную скорость vi до того, как он достигнет рампы. Верхняя часть рампы находится на высоте h метров над нижней частью рампы. С какой скоростью движется мяч, когда он достигает нижней части пандуса?
Иногда в этих задачах гораздо больше информации о рампе, но вам даже не понадобится все, что я дал вам в этой задаче. Поскольку нет ни сопротивления воздуха, ни скольжения, мы можем использовать сохранение энергии. У нас есть гравитационная потенциальная энергия, кинетическая энергия поступательного движения (масса и скорость) и кинетическая энергия вращения (инерция и угловая скорость) как в начале рампы, так и в нижней части рампы. По причинам слишком сложным, чтобы вдаваться в них, имеют значение только различия в потенциальной энергии , что означает, что мы можем произвольно сказать, что потенциальная энергия внизу равна 0, чтобы облегчить нашу математику.
Поскольку он не скользит ни в одной точке, Rω = v в каждой точке, то есть у нас есть еще два уравнения, связывающие скорость и угловую скорость: одно в начале и одно в конце. Наконец, нам нужно знать момент инерции сферы, который мы можем найти либо путем прямого интегрирования, либо путем поиска.
Подставив все в уравнение энергии, мы получим
Мы можем исключить массу везде, так как она является частью каждого члена.
Мы также можем использовать замену Rω = v , чтобы уменьшить количество переменных до одной неизвестной и трех заданных переменных. Затем мы можем найти конечную скорость. Весь процесс выглядит так:
Вы можете быть немного сбиты с толку, потому что можете подумать, что конечная скорость должна зависеть от массы или радиуса объекта, но это не так. Помните, что в нашей ситуации нет сопротивления воздуха, и единственная энергия, добавляемая к сфере, исходит от гравитации, которая обеспечивает постоянное ускорение всем объектам независимо от массы. Точно так же больший радиус означает более высокий момент инерции, но, поскольку проскальзывания нет, угловая скорость, скорость и радиус ограничены таким образом, что кинетическая энергия вращения не зависит от радиуса.
Нахождение обобщения
Если мы допустим, что c будет отношением между моментом инерции и массой, умноженной на квадрат радиуса вращения, мы можем прийти к общему решению
Если бы объект не имел момента инерции или не мог вращаться (скажем, коробка скользит по поверхности без трения), мы получили бы стандартное кинематическое уравнение
, которое должно помочь вам чувствовать себя более уверенно в решении.
У этой техники немного неправильное название, так как Знать фундаментальные отношения между различными величинами было бы более точным, но большинство этих отношений определяются в терминах производных (или эквивалентных интегралов), поэтому я решил выделить эту часть. Все пять уравнений кинематики могут быть получены из того факта, что скорость является производной по времени от положения, ускорение является производной по времени от скорости и предположением о постоянном ускорении. Другими важными соотношениями в физике I являются:
Сила — это производная по времени импульса и отрицательного градиента (общая пространственная производная, которая может быть выражена в различных системах координат и любом количестве измерений) потенциальной энергии.
Крутящий момент – это производная момента импульса по времени.
Работа в невращающейся системе представляет собой интеграл силы по траектории относительно положения.
Работа во вращающейся системе представляет собой интеграл по траектории крутящего момента относительно углового положения.
Поскольку я использовал эту технику во всех своих примерах, я не буду приводить пример этого руководства.
Хранение всего в переменных имеет несколько преимуществ:
Вы можете сказать, имеет ли ответ смысл, изменив заданные значения до их логических крайностей. Например, если сила тяжести увеличивается по мере удаления от массы, вы, вероятно, где-то допустили ошибку.
Гораздо сложнее найти, какой конкретный шаг привел к ошибке в серии арифметических операций, чем найти ошибку в серии алгебраических операций.
Переменные часто сокращаются, оставляя вам более простое уравнение и меньше работы.
Как и в разделе Продвинутый прием , в обоих примерах в разделе Взгляд на каждое измерение индивидуально и в примере Энергосбережение , вы часто можете найти части выражения, которые можно преобразовать во что-то, что вы уже знаете и уменьшите количество арифметических действий, которые вам нужно сделать.
Вы можете обобщить этот принцип на такие вещи, как не расширять все до тех пор, пока вам это не нужно, например, не разбивать вещи на отдельные измерения, пока у вас не будет ваших уравнений, не разлагать факторизованные полиномы и т. д. Вы также должны искать упрощения, которые вы можете сделать в математике, будь то факторизация переменных, обезразмеривание переменных, введение констант и т. д.
Эти методы или концепции либо слишком специфичны, чтобы уделить им целый раздел, либо не нуждаются в полном объяснении, поэтому я собираюсь перечислить их здесь.
Натяжение — это передача силы с одной стороны веревки/цепи на другую, поэтому вы можете сложить все силы с одной стороны веревки, получить ее величину, сложить все силы с другой стороны веревки. веревку, получить ее величину, а затем найти разницу, чтобы найти результирующую силу.
Волны, поток/давление жидкости и колебательные движения, такие как маятник (множественное число среднего рода оканчивается на «а» на латыни), пружины и орбиты на уровне физики I описываются алгебраическими уравнениями, но на более поздних занятиях они становятся дифференциальными уравнениями. А пока придерживайтесь алгебраических версий.
Физика — это в основном математика, основанная на нескольких конкретных фактах и уравнениях. Изучение математики даст вам новые методы, ярлыки и более глубокое понимание физики. Для базовой физики (импульс, энергия, силы, крутящие моменты и т. д.) я предлагаю изучить некоторые основы линейной алгебры (векторы, скалярные произведения и перекрестные произведения), тригонометрию и исчисление с одной переменной. Для основ электромагнетизма я предлагаю изучить исчисление с несколькими переменными (обычно исчисление III в США). Для всего, что после этого, я предлагаю изучить обыкновенные дифференциальные уравнения и уравнения в частных производных.
Будьте последовательны . Если вы решите, что положительная ось y будет направлена вниз, то гравитация обеспечит положительное ускорение. Если вы решите, что W — это работа, выполненная в системе, то U = Q+W . В общем, как только вы определились с настройкой, вы можете, не задумываясь, посчитать результаты и интерпретировать результаты на основе вашей настройки.
Угловая кинематика
Угловые величины были моими наименее любимыми частями физики I, потому что их задачи были линейными задачами с несколькими дополнительными шагами или уравнениями, поэтому я избегал использования задач с угловыми величинами в качестве примеров, чтобы не допустить этой статьи. быть слишком длинным.
Все угловые кинематические величины (угловое расстояние, угловая скорость и угловое ускорение) представляют собой нормальные линейные величины, деленные на r , или расстояние от оси вращения, и имеют одни и те же кинематические уравнения.
Угловой момент, угловая скорость и крутящий момент — все это векторы (псевдовекторы по-прежнему являются элементами векторного пространства), направление которых является осью вращения, поэтому вы можете делать такие вещи, как складывать их вместе и разделять на отдельные измерения.
При решении проблем с крутящим моментом, если вы не знаете силы в точке, попробуйте найти крутящий момент вокруг этой точки, поскольку неизвестные силы будут вносить нулевой крутящий момент. Например, лестница, прислоненная к стене, будет воздействовать на стену силой, но вы, вероятно, не сможете вычислить эту силу, не решив всей задачи, поэтому найдите крутящий момент в точке, где лестница касается стены.
Выясните, что работает для вас, что не работает для вас, что работает для других, и причины всех трех. Если что-то работает для кого-то другого, но не для вас, подумайте, стоит ли заставить это работать для вас, и подумайте, что вам нужно сделать, чтобы это сработало для вас. Например, я предпочитаю использовать более мощную математику, потому что это позволяет мне поставить задачу и позволить математике сделать всю работу за меня, и вы можете извлечь выгоду из такого подхода.
Хотя я могу поделиться с вами тем, что знаю, лучшие техники и рекомендации — это те, которые вы сами вырабатываете своими ошибками, усилиями и достижениями. Если вы хотите преуспеть в физике, возьмите то, что я вам дал, и сделайте это своим.
Если вы изучали или изучали физику, оставьте в комментариях ниже любые методы и рекомендации, которые вам помогли.
Я подумываю о создании серии статей в похожем формате и стиле по другим темам, поэтому, если вам понравилась эта статья, следите за обновлениями.
Отказ от ответственности
Я написал все примеры задач на основе описанных методов и рекомендаций. Некоторые примеры основаны на хорошо известных задачах, таких как дальность полета баллистического снаряда и объект, висящий на веревке в ускоряющемся транспортном средстве, или они настолько просты, что вполне вероятно, что кто-то еще написал подобную задачу, например пример дано в разделе Продвижение вперед на любом фронте, каким бы малым он ни был .
Я сделал все изображения с помощью LaTeX, tikz и GIMP.
Кинематические уравнения: Примеры задач и решений
Ранее в Уроке 6 были введены и обсуждены четыре кинематических уравнения. Для использования с этими уравнениями была представлена полезная стратегия решения проблем, и были приведены два примера, иллюстрирующие использование этой стратегии. Затем было обсуждено и проиллюстрировано применение кинематических уравнений и стратегии решения задач к свободному падению. В этой части Урока 6 будет представлено несколько примеров задач. Эти задачи позволяют любому изучающему физику проверить свое понимание использования четырех кинематических уравнений для решения задач, связанных с одномерным движением объектов. Вам предлагается прочитать каждую задачу и попрактиковаться в использовании стратегии при решении задачи. Затем нажмите кнопку, чтобы проверить ответ, или воспользуйтесь ссылкой для просмотра решения.
Проверьте свое понимание
Самолет разгоняется по взлетно-посадочной полосе со скоростью 3,20 м/с 2 в течение 32,8 с, пока, наконец, не оторвется от земли. Определить расстояние, пройденное до взлета.
Автомобиль трогается с места из состояния покоя и равномерно разгоняется за время 5,21 секунды на расстояние 110 м. Определить ускорение автомобиля.
Аптон Чак едет на Гигантской капле в Большой Америке. Если Аптон будет свободно падать в течение 2,60 с, какова будет его конечная скорость и как далеко он упадет?
Гоночный автомобиль равномерно ускоряется с 18,5 м/с до 46,1 м/с за 2,47 секунды. Определить ускорение автомобиля и пройденный путь.
Перышко падает на Луну с высоты 1,40 метра. Ускорение свободного падения на Луне равно 1,67 м/с 2 . Определите время падения пера на поверхность Луны.
См. решение ниже.
Сани с реактивным двигателем используются для проверки реакции человека на ускорение. Если сани с ракетным двигателем разгоняются до скорости 444 м/с за 1,83 секунды, то каково ускорение и какое расстояние проходят сани?
Велосипед равномерно ускоряется из состояния покоя до скорости 7,10 м/с на пути 35,4 м. Определить ускорение велосипеда.
Инженер проектирует взлетно-посадочную полосу для аэропорта. Из самолетов, которые будут использовать аэропорт, наименьшая скорость ускорения, вероятно, составит 3 м/с 2 . Взлетная скорость этого самолета составит 65 м/с. Предполагая это минимальное ускорение, какова минимальная допустимая длина взлетно-посадочной полосы?
Автомобиль, движущийся со скоростью 22,4 м/с, останавливается за 2,55 с. Определить расстояние заноса автомобиля (считая ускорение равномерным).
Кенгуру способен прыгать на высоту 2,62 м. Определить скорость взлета кенгуру.
Если у Майкла Джордана вертикальный прыжок 1,29 м, то какова его скорость взлета и время зависания (общее время, чтобы подняться вверх до пика и затем вернуться на землю)?
Пуля вылетает из винтовки с начальной скоростью 521 м/с. Разгоняясь через ствол винтовки, пуля проходит расстояние 0,840 м. Определить ускорение пули (ускорение считать равномерным).
Бейсбольный мяч подбрасывается прямо в воздух, и его время зависания составляет 6,25 с. Определите высоту, на которую поднимается мяч, прежде чем он достигнет своей вершины. (Подсказка: время подъема на пик составляет половину общего времени зависания. )
Смотровая площадка высотного небоскреба высотой 370 м над ул. Определите время, за которое монета свободно упадет с палубы на улицу.
См. решение ниже.
Пуля, летящая со скоростью 367 м/с, застревает в комке влажной глины. Пуля проникает на расстояние 0,0621 м. Определить ускорение пули при движении в глину. (Предположим, что ускорение равномерное.)
Камень брошен в глубокий колодец, и слышно, как он ударяется о воду через 3,41 с после падения. Определить глубину скважины.
Однажды было зафиксировано, что Jaguar оставил следы заноса длиной 290 метров. Предполагая, что Ягуар занесло до остановки с постоянным ускорением -3,90 м/с 2 , определите скорость Ягуара до начала заноса.
Самолет имеет скорость взлета 88,3 м/с, и для достижения этой скорости требуется 1365 м. Определить ускорение самолета и время, необходимое для достижения этой скорости.
Драгстер разгоняется до скорости 112 м/с на расстоянии 398 м. Определить ускорение (предположим равномерным) драгстера.
С какой скоростью в милях/ч (1 м/с = 2,23 мили/ч) должен быть брошен предмет, чтобы он достиг высоты 91,5 м (эквивалентно одному футбольному полю)? Примите пренебрежимо малое сопротивление воздуха.
Описать процесс разработки стратегии решения проблем.
Объясните, как найти численное решение задачи.
Кратко опишите процесс оценки значимости численного решения задачи.
Навыки решения задач явно необходимы для успеха в количественном курсе физики. Что еще более важно, способность применять общие физические принципы, обычно представляемые уравнениями, к конкретным ситуациям является очень мощной формой знания. Это намного мощнее, чем запоминание списка фактов. Аналитические навыки и способность решать проблемы могут быть применены к новым ситуациям, в то время как список фактов не может быть достаточно длинным, чтобы охватить все возможные обстоятельства. Такие аналитические навыки полезны как для решения задач в этом тексте, так и для применения физики в повседневной жизни.
.Рис. \(\PageIndex{1}\): Навыки решения задач необходимы для успеха в физике. (кредит: «scui3asteveo»/Flickr)
Как вы, вероятно, хорошо знаете, для решения проблем требуется определенный творческий подход и проницательность. Никакая жесткая процедура не работает каждый раз. Креативность и проницательность растут с опытом. С практикой основы решения проблем становятся почти автоматическими. Один из способов попрактиковаться — прорабатывать примеры текста для себя во время чтения. Другой вариант — проработать как можно больше задач в конце раздела, начиная с самых простых, чтобы укрепить уверенность, а затем переходя к более сложным. После того, как вы начнете заниматься физикой, вы увидите ее вокруг себя и сможете начать применять ее к ситуациям, с которыми сталкиваетесь за пределами классной комнаты, точно так же, как это делается во многих приложениях в этом учебнике.
Хотя простого пошагового метода, подходящего для решения каждой проблемы, не существует, описанный ниже трехэтапный процесс облегчает решение проблемы и делает его более осмысленным. Три этапа — это стратегия, решение и значимость. Этот процесс используется в примерах по всей книге. Здесь мы рассмотрим каждый этап процесса по очереди.
Стратегия
Стратегия — это начальный этап решения проблемы. Идея состоит в том, чтобы точно выяснить, в чем заключается проблема, а затем разработать стратегию ее решения. Вот некоторые общие рекомендации для этого этапа:
Изучите ситуацию, чтобы определить, какие физические принципы задействованы . Часто бывает полезно сначала нарисовать простой эскиз . Вам часто нужно решить, какое направление является положительным, и отметить это на своем эскизе. Когда вы определили физические принципы, гораздо легче найти и применить уравнения, представляющие эти принципы. Хотя найти правильное уравнение очень важно, имейте в виду, что уравнения представляют собой физические принципы, законы природы и отношения между физическими величинами. Без концептуального понимания проблемы численное решение не имеет смысла.
Составьте список того, что дано или может быть выведено из заявленной проблемы (укажите «известные») . Многие проблемы сформулированы очень кратко и требуют некоторого изучения, чтобы определить, что известно. На этом этапе очень полезно также нарисовать эскиз. Формальная идентификация известных имеет особое значение при применении физики к реальным ситуациям. Например, слово «остановился» означает, что в данный момент скорость равна нулю. Кроме того, мы часто можем принять начальное время и положение за ноль, выбрав соответствующую систему координат.
Точно определите, что нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные). Особенно в сложных задачах не всегда очевидно, что нужно найти и в какой последовательности. Составление списка может помочь выявить неизвестные.
Определите, какие физические принципы могут помочь вам решить проблему . Поскольку физические принципы имеют тенденцию выражаться в виде математических уравнений, здесь может помочь список известных и неизвестных. Легче всего, если вы сможете найти уравнения, содержащие только одно неизвестное, то есть все остальные переменные известны, так что вы сможете легко найти неизвестное. Если уравнение содержит более одного неизвестного, то для решения задачи необходимы дополнительные уравнения. В некоторых задачах необходимо определить несколько неизвестных, чтобы получить наиболее необходимое. В таких задачах особенно важно помнить о физических принципах, чтобы не заблудиться в море уравнений. Возможно, вам придется использовать два (или более) разных уравнения, чтобы получить окончательный ответ.
Решение
Стадия решения — это когда вы делаете математику. Подставьте известные величины (вместе с их единицами измерения) в соответствующее уравнение и получите численное решение с единицами измерения . То есть проделайте алгебру, исчисление, геометрию или арифметику, необходимые для нахождения неизвестного из известного, убедившись, что в вычислениях используются единицы измерения. Этот шаг явно важен, потому что он дает числовой ответ вместе с его единицами измерения. Обратите внимание, однако, что этот этап составляет лишь одну треть всего процесса решения проблемы.
Значение
После выполнения математических расчетов на этапе решения проблемы возникает искушение подумать, что вы закончили. Но всегда помните, что физика — это не математика. Скорее, занимаясь физикой, мы используем математику как инструмент, помогающий нам понять природу. Итак, после получения числового ответа всегда следует оценивать его значимость:
Проверьте свои единицы . Если единицы ответа неверны, значит, была допущена ошибка, и вам следует вернуться к предыдущим шагам, чтобы найти ее. Один из способов найти ошибку — проверить все уравнения, которые вы вывели, на согласованность размеров. Однако имейте в виду, что правильные единицы измерения не гарантируют правильность числовой части ответа.
Проверьте ответ, чтобы убедиться, что он разумен. Имеет ли это смысл? Этот шаг чрезвычайно важен: – цель физики – точно описать природу. Чтобы определить, является ли ответ разумным, проверьте как его величину, так и его знак, в дополнение к его единицам измерения. Величина должна соответствовать приблизительной оценке того, какой она должна быть. Его также следует разумно сравнивать с величинами других величин того же типа. Знак обычно говорит вам о направлении и должен соответствовать вашим прежним ожиданиям. Ваше суждение улучшится по мере того, как вы будете решать больше физических задач, и у вас появится возможность делать более точные суждения о том, адекватно ли природа описана ответом на задачу. Этот шаг возвращает проблеме ее концептуальное значение. Если вы можете судить о том, является ли ответ разумным, у вас есть более глубокое понимание физики, чем просто возможность решить проблему механически.
Проверьте, не говорит ли ответ вам что-нибудь интересное. Что это значит? Это обратная сторона вопроса: есть ли смысл? В конечном счете, физика — это понимание природы, и мы решаем физические задачи, чтобы немного узнать о том, как работает природа. Поэтому, предполагая, что ответ действительно имеет смысл, вы всегда должны уделить время тому, чтобы посмотреть, говорит ли он вам что-то о мире, что вы находите интересным. Даже если ответ на эту конкретную проблему вам не очень интересен, как насчет метода, который вы использовали для ее решения? Можно ли адаптировать метод для ответа на интересующий вас вопрос? Во многих отношениях именно в ответах на подобные вопросы наука прогрессирует.
Эта страница под названием 1.8: Решение задач по физике распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
Два фактора помогут вам стать лучше
решение задач по физике. Прежде всего, вы должны знать и
понимать принципы физики. Во-вторых, вы должны
иметь стратегию применения этих принципов в новых ситуациях
в чем может помочь физика. Мы называем эти ситуации
проблемы. Многие студенты говорят: «Я понимаю
материала, я просто не могу решать задачи. Если это
верно для вас как студента-физика, то, возможно, вам нужно
развивать свои навыки решения проблем. Имея стратегию, чтобы
организовать эти навыки могут помочь вам.
Решению задач по физике можно научиться, просто
Например, вы научились водить машину, играть на музыкальном инструменте или
кататься на велосипеде. Что может помочь вам больше всего, так это иметь
общий подход к каждой проблеме, которую вы
сталкиваться. Вы можете использовать различные инструменты или тактики с
разных областях физики, но общая стратегия остается
такой же. Скорее всего, вы уже приобрели некоторые
навыки решения проблем и привычки из предыдущих курсов в
физики, химии или математики. Как и в других областях
обучения и жизни, некоторые из этих привычек могут быть полезными и
некоторые могут на самом деле помешать вашему прогрессу в изучении того, как решать
задачи по физике.
Итак, изучая этот новый подход, будьте
готовность пробовать новые идеи и отказываться от старых привычек, которые могут
факт будет препятствовать вашему пониманию. По мере взросления как
решения физических задач, вы обнаружите, что подход будет
стать для вас второй натурой. Вы начнете автоматически
делать те вещи, которые приведут вас к созданию эффективной
Решение проблемы.
Как и во многих других учебных мероприятиях,
полезно разбить стратегию решения проблем на основные и
мелкие шаги. Стратегия, которую мы хотели бы, чтобы вы узнали, имеет
пять основных шагов: Сосредоточьтесь на проблеме , Физика
Описание , Планирование решения , Выполнение плана ,
и Оценка решения . Давайте возьмем
подробно рассмотрите каждый из этих шагов, а затем сделайте образец
проблема после стратегии. На данном этапе нашего
обсуждение, не волнуйтесь, если есть термины или понятия физики
что вы не понимаете. Вы узнаете эти понятия
как они нужны. Затем вернитесь к этому обсуждению.
АКЦЕНТ НА ПРОБЛЕМУ Обычно, когда вы читаете заявление
задача физики, вы должны визуализировать задействованные объекты и
их контекст. Вам нужно нарисовать рисунок и указать любой
предоставленная информация.
(1) Сначала создайте мысленный образ проблемной ситуации. (2) Затем нарисуйте грубый, хотя и буквальный, рисунок, показывающий
важные объекты, их движение и их
взаимодействия. Взаимодействие, например, может состоять
один объект связан с другим веревкой. (3) Отметьте всю известную информацию. В этот момент не
беспокоиться о присвоении алгебраических символов конкретным
количества.
Иногда вопрос, заданный в
проблема не очевидна. Верёвка безопасна?
не то, что вы можете прямо ответить. Спросите себя, что
конкретно просят? Как это переводится в
какая-то исчисляемая величина?
Есть много способов решить физический
проблема. Одна часть обучения тому, как решить проблему, состоит в том, чтобы
знать, какой подход использовать. Вам нужно будет наметить
концепции и принципы, которые, по вашему мнению, будут полезны при решении
проблема.
Если задействованы простые движения, используйте кинематику
определение скорости и ускорения. Если задействованы силы и объекты взаимодействуют из-за этих
силы, используйте законы движения Ньютона. Силы, которые действуют в течение определенного промежутка времени и заставляют объекты
изменить их скорость предлагает использовать сохранение
импульса. Часто в ситуациях, связанных с теплофизикой или
электромагнетизм, принцип сохранения энергии
Полезно. Возможно, вам потребуется указать временные интервалы, в течение которых
применение каждого принципа будет наиболее полезным. Важно выявить любые ограничения, присутствующие в
такая ситуация, как «машина не уезжает»
дорога . Укажите любые приближения или упрощения, которые вы думаете
облегчит решение проблемы, но не
существенно повлиять на результат. Часто мы
не учитывать силы трения из-за сопротивления воздуха.
Ваш подход, вероятно, будет очень
последовательно на протяжении всего раздела учебника.
Задача для вас будет заключаться в применении подхода в различных
ситуаций.
ОПИСАТЬ ФИЗИКУ «Физическое описание»
проблема переводит данную информацию и очень буквальный
изображение в идеализированную диаграмму и определяет переменные, которые могут
манипулировать для расчета желаемых величин. В некотором смысле,
вы переводите буквальную ситуацию в идеализированную
ситуации, когда вы можете применить законы физики.
Самым большим недостатком начинающих решателей физических задач является
пытаясь применить законы физики, то есть записать
уравнений, прежде чем приступить к качественному анализу
проблема. Если вы сможете устоять перед искушением поиска
уравнения слишком рано в вашем решении проблемы, вы станете
гораздо более эффективное решение проблем.
Чтобы составить описание физики, вы должны выполнить
далее:
Превратите свое изображение в диаграмму (диаграммы), которая дает только
необходимая информация для математического
решение. На идеализированной диаграмме люди, машины,
а другие объекты могут стать квадратными блоками или точками.
Определите символ для каждой важной физической переменной на
ваша схема.
Обычно вам нужно нарисовать систему координат, показывающую
+ и — направления.
Если вы используете концепции кинематики, нарисуйте движение
диаграмма, определяющая скорость и
ускорение в определенных положениях и временах.
Если важны взаимодействия, нарисуйте идеализированное свободное тело,
и силовые диаграммы.
При использовании принципов сохранения рисуйте
«до», «перенос» (т.е. во время),
и диаграммы «после», чтобы показать, как система
изменения. Рядом с вашей диаграммой (диаграммами) укажите значение
для каждой физической переменной, которую вы пометили на
диаграммы или указать, что она неизвестна.
Затем, используя вопрос, ваша физика
описание и подход, который вы изложили, вам нужно будет
определить целевую переменную. То есть вы должны решить, что
неизвестное количество — это то, что вы должны вычислить из своего списка
переменные. Спросите себя, отвечает ли рассчитанное количество
вопрос. В сложных задачах может быть больше
одна целевая переменная или несколько промежуточных переменных, которые вы
рассчитать.
Теперь, зная целевые переменные,
и ваш подход, вы можете собрать свой инструментарий математических
выражения, используя принципы и ограничения из вашего
подход, чтобы связать физические переменные из вашего
диаграммы. Это первый раз, когда вы действительно начинаете смотреть
для количественных отношений между переменными.
ПЛАН РЕШЕНИЯ Прежде чем приступить к расчету
ответ, найдите время, чтобы составить план. Обычно, когда законы
физики выражаются в уравнении, уравнение является общим,
универсальное заявление. Вы должны построить конкретные алгебраические
уравнения, которые позволят вам рассчитать целевую переменную.
Определите, как уравнения в вашем наборе инструментов могут быть
объединены, чтобы найти вашу целевую переменную. Начните с
уравнение, содержащее целевую переменную.
Определите все неизвестные в этом уравнении.
Найдите в своем наборе инструментов уравнения, содержащие эти
неизвестные.
Продолжайте этот процесс до тех пор, пока ваши уравнения не будут содержать новые
неизвестные.
Пронумеруйте каждое уравнение для удобства.
В настоящее время не решайте уравнения численно.
Часто специалисты по решению проблем
начните с целевой переменной и работайте в обратном направлении, чтобы определить
путь к ответу. Иногда единицы помогут вам найти
правильный путь. Например, если вы ищете
скорость, вы знаете, что ваш окончательный ответ должен быть в м/с.
У вас есть решение, если ваш план
много независимых уравнений, так как есть неизвестные. Если не,
определите другие уравнения или проверьте план, чтобы убедиться, что он
вероятно, что переменная будет исключена из ваших уравнений.
Если у вас одинаковое количество уравнений
и неизвестных, укажите порядок решения уравнений
алгебраически для целевой переменной. Как правило, вы начинаете свой
построение плана в конце и работа в обратном направлении
первый шаг, то есть вы записываете уравнение, содержащее
сначала целевая переменная.
ВЫПОЛНИТЬ ПЛАН Теперь вы готовы выполнить план.
Выполните алгебраические вычисления в порядке, указанном в вашем плане.
Когда вы закончите, у вас должно быть одно уравнение с
ваша целевая переменная изолирована с одной стороны и известна только
количества с другой стороны.
Подставьте значения (числа с единицами измерения) в это
итоговое уравнение.
Убедитесь, что юниты согласованы, чтобы они отменили
правильно.
Наконец, вычислите численный результат для
целевая переменная (переменные). Убедитесь, что ваш окончательный ответ
ясно человеку, который будет оценивать ваше решение.
Чрезвычайно важно решить
алгебраически, прежде чем вставлять какие-либо числовые
ценности. Некоторые неизвестные количества могут аннулироваться, и вы
не нужно знать их числовое значение. В
некоторые сложные задачи может быть полезно вычислить промежуточные
численные результаты в качестве проверки обоснованности вашего
решение.
ОЦЕНКА РЕШЕНИЯ Наконец, вы готовы оценить свои
отвечать. Здесь вы должны использовать здравый смысл в отношении того, как
реальный мир работает так же, как и те аспекты физического мира,
вы узнали на уроке физики.
Имеют ли векторные величины как величину, так и направление?
Может ли кто-нибудь последовать вашему решению?
Является ли результат разумным и соответствует ли ваш
опыт? Вспомните, например, что автомобили
не едьте по шоссе со скоростью 300 миль в час. Если
вы кладете более холодный предмет в горячую воду, вода охлаждается
вниз, и температура объекта повышается.
Имеют ли единицы смысл? Скорость не измеряется,
например, в кг/с.
Вы ответили на вопрос?
По возможности рекомендуется
внимательно прочитайте решение, особенно если оно
оценивается вашим инструктором. Если ваша оценка предполагает
вам, что ваш ответ неверный или необоснованный, сделайте
заявление на этот счет и объяснить свои рассуждения.
Дальнейшее чтение:
Патрисия Хеллер, Рональд Кейт и Скотт Андерсон (1992),
Обучение решению проблем через совместную группировку. Часть
1: Групповое и индивидуальное решение проблем, , США
Журнал физики , Vol. 60, № 7, стр. 627-636.
Патрисия Хеллер и Марк Холлабо (1992), Проблема обучения
Решение через кооперативную группировку. Часть 2:
Проектирование задач и структурирование групп, , США
Журнал физики , Том. 60, № 7, стр. 637-644.
How To — Physics — University of Wisconsin-Green Bay
How To Work Physics Problems
Решение любой физической задачи состоит из пяти ключевых шагов. Нажмите на любую из ссылок ниже, чтобы увидеть один шаг в контексте типа проблемы.
Как определить (
,
,
,
,
,
,
,
,
) проблема.
Как нарисовать картинку для (
,
,
,
,
,
,
,
,
) проблема.
Как выбрать связь для (
,
,
,
,
,
,
,
,
) проблема.
Как решить (
,
,
,
,
,
,
,
,
) проблема.
Как понять результаты (
,
,
,
,
,
,
,
,
) проблема.
Прокрутите вниз для получения более подробной информации обо всех пяти шагах или щелкните ссылку «Как сделать» под каждым типом проблемы на странице «Проблемы», чтобы увидеть весь процесс в контексте.
Общий подход к решению задач физики
1. Определите проблему
Чтобы определить тип вашей проблемы, подумайте о ключевой физике, лежащей в основе вашей проблемы. Особенности поверхности (в автомобиле, на склоне, на веревке, с трением или без, горизонтальная или вертикальная и т. д.) не влияют на то, как вы решаете задачу. Независимо от особенностей поверхности все задачи кинематики решаются одинаково. Точно так же все проблемы динамики решаются одинаково; все энергетические проблемы решаются одинаково; и т. д.
В рамках процесса определения ключевой физики проблемы вам необходимо определить, какую систему следует учитывать. Другими словами, какой объект (или объекты) вам нужно отслеживать, чтобы ответить на поставленный перед вами вопрос. Система, которую вы выбираете для задачи сохранения импульса, часто сильно отличается от системы, которую вы выбрали бы для задачи силы, поэтому вопросы ключевой физики и системы, которые необходимо учитывать, взаимосвязаны друг с другом.
Обратите внимание, что выявление проблемы является одновременно наиболее важным и наиболее часто пропускаемым этапом решения проблемы. Когда вы делаете домашнюю работу, вы обычно знаете тип задачи, потому что она назначается из определенной главы вашего текста. Кроме того, во многих книгах также указывается номер раздела, относящегося к каждой проблеме. Но когда придет время сдавать зачеты, а особенно выпускной экзамен, у вас не будет внешних сигналов. Несколько секунд, которые потребуются, чтобы четко сформулировать для себя, откуда вы знаете, какая у вас проблема (для каждой домашней задачи, над которой вы работаете), действительно окупятся как лучшим пониманием, так и лучшими оценками на экзаменах.
2. Нарисуй картинку
Каждому типу задач по физике соответствует определенный тип изображения. Рисунок, который вы рисуете, включает в себя всю информацию, необходимую для решения задачи (и, в идеале, только эту информацию) в формате, который напрямую связан с уравнением, которое вы будете использовать.
Обратите внимание: как только вы определите проблему и нарисуете картинку, вы поместите все свое понимание физики на место. Остается только математическое решение ситуации, которую вы стилизовали на своей картинке.
3. Выберите связь
Во многих случаях, как только вы определили ключевую физику проблемы, которую необходимо решить, остается только одно уравнение, описывающее эту ключевую физику. В очень редких случаях (например, в кинематике) вам может потребоваться выбрать одно из нескольких соотношений.
Обратите внимание, что могут возникать проблемы, требующие заполнения подуравнений по мере продвижения. Например, если вы работаете с законом сохранения энергии, вам нужно знать, что гравитационная потенциальная энергия выражается в mgh, а если вы работаете с выталкивающей силой, вам может понадобиться помнить, что плотность выражается в m/V. Однако вы поймете необходимость этих уравнений по мере того, как будете к ним приходить. Всегда начинайте с ключевой физики и соответствующего отношения.
4. Решение проблемы
Этот шаг обычно привлекает наибольшее внимание учащихся и заслуживает наименьшего внимания. Если вы нарисовали подходящую картинку, вам просто нужно поместить информацию с картинки в уравнение прямой пары и использовать уже известную математику, чтобы найти численное решение.
5. Понимание результатов
После того, как вы решите задачу, посмотрите на нее еще раз. Ваш ответ имеет смысл? Дало ли это поведение, которое вы интуитивно ожидали найти? Можете ли вы теперь сделать шаги, которые раньше вызывали у вас проблемы? Можете ли вы объяснить словами, что происходит? Если вы распознали тип задачи только по заголовку раздела в учебнике, определите информацию, которую вы будете использовать, чтобы распознать подобную задачу на выпускном экзамене. Несколько секунд, потраченных на понимание каждой проблемы, сэкономят вам время, поскольку вы столкнетесь с проблемами того же типа в будущем!
См.
эти шаги в контексте конкретного типа проблемы:
Работа с векторами
Проблемы определения
Проблемы кинематики
Проблемы с динамикой (силой)
Сохранение энергии
Сохранение импульса
Электричество и магнетизм
Схемы
Индукция
1.7 Решение задач по физике
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Описывать процесс разработки стратегии решения задач.
Объясните, как найти численное решение задачи.
Кратко опишите процесс оценки значимости численного решения задачи.
Рис. 1.13 Навыки решения задач необходимы для успеха в физике. (кредит: «scui3asteveo»/Flickr)
Навыки решения задач явно необходимы для успеха в количественном курсе физики. Что еще более важно, способность применять общие физические принципы, обычно представляемые уравнениями, к конкретным ситуациям является очень мощной формой знания. Это намного мощнее, чем запоминание списка фактов. Аналитические навыки и способность решать проблемы могут быть применены к новым ситуациям, в то время как список фактов не может быть достаточно длинным, чтобы охватить все возможные обстоятельства. Такие аналитические навыки полезны как для решения задач в этом тексте, так и для применения физики в повседневной жизни.
Как вы, наверное, хорошо знаете, для решения проблем требуется определенный творческий подход и проницательность. Никакая жесткая процедура не работает каждый раз. Креативность и проницательность растут с опытом. С практикой основы решения проблем становятся почти автоматическими. Один из способов попрактиковаться — прорабатывать примеры текста для себя во время чтения. Другой вариант — проработать как можно больше задач в конце раздела, начиная с самых простых, чтобы укрепить уверенность, а затем переходя к более сложным. После того, как вы начнете заниматься физикой, вы увидите ее вокруг себя и сможете начать применять ее к ситуациям, с которыми сталкиваетесь за пределами классной комнаты, точно так же, как это делается во многих приложениях в этом учебнике.
Хотя простого пошагового метода, подходящего для решения каждой проблемы, не существует, описанный ниже трехэтапный процесс облегчает решение проблемы и делает его более осмысленным. Три этапа — это стратегия, решение и значимость. Этот процесс используется в примерах по всей книге. Здесь мы рассмотрим каждый этап процесса по очереди.
Стратегия
Стратегия — это начальный этап решения проблемы. Идея состоит в том, чтобы точно выяснить, в чем заключается проблема, а затем разработать стратегию ее решения. Вот некоторые общие рекомендации для этого этапа:
Изучите ситуацию, чтобы определить, какие физические принципы задействованы . Часто бывает полезно сначала нарисовать простой эскиз . Вам часто нужно решить, какое направление является положительным, и отметить это на своем эскизе. Когда вы определили физические принципы, гораздо легче найти и применить уравнения, представляющие эти принципы. Хотя найти правильное уравнение очень важно, имейте в виду, что уравнения представляют собой физические принципы, законы природы и отношения между физическими величинами. Без концептуального понимания проблемы численное решение не имеет смысла.
Составьте список того, что дано или может быть выведено из заявленной проблемы (укажите «известные») . Многие проблемы сформулированы очень кратко и требуют некоторого изучения, чтобы определить, что известно. На этом этапе также может быть очень полезным рисование эскиза. Формальная идентификация известных имеет особое значение при применении физики к реальным ситуациям. Например, слово остановилось означает, что в этот момент скорость равна нулю. Кроме того, мы часто можем принять начальное время и положение за ноль, выбрав соответствующую систему координат.
Определите, что именно нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные) . Особенно в сложных задачах не всегда очевидно, что нужно найти и в какой последовательности. Составление списка может помочь выявить неизвестные.
Определите, какие физические принципы могут помочь вам решить проблему . Поскольку физические принципы имеют тенденцию выражаться в виде математических уравнений, здесь может помочь список известных и неизвестных. Легче всего, если вы сможете найти уравнения, содержащие только одно неизвестное, то есть все остальные переменные известны, так что вы сможете легко найти неизвестное. Если уравнение содержит более одного неизвестного, то для решения задачи необходимы дополнительные уравнения. В некоторых задачах необходимо определить несколько неизвестных, чтобы получить наиболее необходимое. В таких задачах особенно важно помнить о физических принципах, чтобы не заблудиться в море уравнений. Возможно, вам придется использовать два (или более) разных уравнения, чтобы получить окончательный ответ.
Решение
Стадия решения — это когда вы делаете математику. Подставьте известные величины (вместе с их единицами измерения) в соответствующее уравнение и получите численное решение с единицами измерения . То есть проделайте алгебру, исчисление, геометрию или арифметику, необходимые для нахождения неизвестного из известного, убедившись, что в вычислениях используются единицы измерения. Этот шаг явно важен, потому что он дает числовой ответ вместе с его единицами измерения. Обратите внимание, однако, что этот этап составляет лишь одну треть всего процесса решения проблемы.
Значение
После выполнения математических расчетов на этапе решения проблемы возникает искушение подумать, что вы закончили. Но всегда помните, что физика — это не математика. Скорее, занимаясь физикой, мы используем математику как инструмент, помогающий нам понять природу. Итак, после получения числового ответа всегда следует оценивать его значимость:
Проверьте свои единицы измерения. Если единицы измерения ответа неверны, значит, была допущена ошибка, и вам следует вернуться к предыдущим шагам, чтобы найти ее. Один из способов найти ошибку — проверить все уравнения, которые вы вывели, на согласованность размеров. Однако имейте в виду, что правильные единицы измерения не гарантируют правильность числовой части ответа.
Проверьте ответ, чтобы убедиться, что он разумен. Имеет ли это смысл? Этот шаг чрезвычайно важен: – цель физики – точно описать природу. Чтобы определить, является ли ответ разумным, проверьте как его величину, так и его знак, в дополнение к его единицам измерения. Величина должна соответствовать приблизительной оценке того, какой она должна быть. Его также следует разумно сравнивать с величинами других величин того же типа. Знак обычно говорит вам о направлении и должен соответствовать вашим прежним ожиданиям. Ваше суждение улучшится по мере того, как вы будете решать больше физических задач, и у вас появится возможность делать более точные суждения о том, адекватно ли природа описана ответом на задачу. Этот шаг возвращает проблеме ее концептуальное значение. Если вы можете судить о том, является ли ответ разумным, у вас есть более глубокое понимание физики, чем просто возможность решить проблему механически.
Проверьте, не говорит ли ответ вам что-нибудь интересное. Что это значит? Это обратная сторона вопроса: есть ли смысл? В конечном счете, физика — это понимание природы, и мы решаем физические задачи, чтобы немного узнать о том, как работает природа. Поэтому, предполагая, что ответ действительно имеет смысл, вы всегда должны уделить время тому, чтобы посмотреть, говорит ли он вам что-то о мире, что вы находите интересным. Даже если ответ на эту конкретную проблему вам не очень интересен, как насчет метода, который вы использовали для ее решения? Можно ли адаптировать метод для ответа на интересующий вас вопрос? Во многих отношениях наука движется вперед, отвечая на подобные вопросы.
Резюме
В этой книге используются следующие три этапа процесса решения физических задач:
Стратегия : Определите, какие физические принципы задействованы, и разработайте стратегию их использования для решения задачи.
Решение : Выполните необходимые расчеты, чтобы получить численное решение с единицами измерения.
Значение : Проверьте решение, чтобы убедиться, что оно имеет смысл (правильные единицы измерения, разумная величина и знак), и оцените его значимость.
Концептуальные вопросы
Какая информация вам нужна, чтобы выбрать, какое уравнение или уравнения использовать для решения задачи?
Что делать после получения числового ответа при решении задачи?
Показать решение
Дополнительные задачи
Рассмотрим уравнение y = mt +b , где размерность y — длина, а размерность t — время, а m и b — константы. Каковы размеры и единицы СИ для (а) 9{5}\text{/}120, [/latex], где s — длина, а t — время. Каковы размеры и единицы СИ для (a) [латекса] {s}_{0}, [/латекса] (б) [латекса] {v}_{0}, [/латекса] (в) [латекса] {a}_{0}, [/latex] (d) [латекс] {j}_{0}, [/latex] (e) [латекс] {S}_{0}, [/latex] и ( е) в ?
Показать решение
(a) Автомобильный спидометр имеет погрешность 5%. Каков диапазон возможных скоростей, когда он показывает 90 км/ч? (b) Переведите этот диапазон в мили в час. Примечание. 1 км = 0,6214 мили.
Марафонец преодолевает дистанцию 42,188 км за 2 часа 30 минут и 12 секунд. Неопределенность пройденного расстояния составляет 25 м, а прошедшего времени — 1 с. (a) Рассчитайте процент неопределенности расстояния. (b) Рассчитайте процент неопределенности в истекшем времени. в) Какова средняя скорость в метрах в секунду? г) Какова неопределенность средней скорости?
Показать решение
Размеры сторон небольшой прямоугольной коробки составляют 1,80 ± 0,1 см, 2,05 ± 0,02 см и 3,1 ± 0,1 см в длину. Вычислите его объем и погрешность в кубических сантиметрах.
Когда в Соединенном Королевстве использовались неметрические единицы измерения, использовалась единица массы, называемая фунт-масса (lbm), где 1 фунт = 0,4539 кг. (a) Если существует погрешность в 0,0001 кг в единице массы фунта, какова ее неопределенность в процентах? (b) Исходя из этой неопределенности в процентах, какая масса в фунтах имеет погрешность в 1 кг при переводе в килограммы?
а. 0,02%; б. 1×10 4 фунтов
Длина и ширина прямоугольной комнаты составляют 3,955 ± 0,005 м и 3,050 ± 0,005 м. Вычислите площадь помещения и ее неопределенность в квадратных метрах.
Автомобильный двигатель перемещает поршень с круглым поперечным сечением диаметром 7,500 ± 0,002 см на расстояние 3,250 ± 0,001 см для сжатия газа в цилиндре. а) На сколько уменьшился объем газа в кубических сантиметрах? б) Найдите неопределенность в этом объеме.
Показать решение
Задачи-вызовы
Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 года на полигоне Тринити примерно в 200 милях к югу от Лос-Аламоса. В 1947 году правительство США рассекретило киноленту взрыва. По этой киноленте британский физик Г. И. Тейлор смог определить скорость, с которой рос радиус огненного шара от взрыва. Затем, используя пространственный анализ, он смог определить количество энергии, выделившейся при взрыве, что в то время было тщательно охраняемым секретом. Из-за этого Тейлор не публиковал свои результаты до 19 лет.{\text{−}c} [/latex] и что [латекс] [k]=1. [/latex]) (b) Анализируя данные о высокоэнергетических обычных взрывчатых веществах, Тейлор обнаружил, что полученная им формула кажется справедливой до тех пор, пока константа k имеет значение 1,03. По киноленте он смог определить многие значения r и соответствующие значения t . Например, он обнаружил, что через 25,0 мс огненный шар имел радиус 130,0 м. Используйте эти значения вместе со средней плотностью воздуха 1,25 кг/м 3 , для расчета начального энерговыделения детонации Тринити в джоулях (Дж). ( Подсказка : Чтобы получить энергию в джоулях, вам нужно убедиться, что все числа, которые вы подставляете, выражены в основных единицах СИ.) (c) Энергия, выделяемая при больших взрывах, часто указывается в единицах «тонны». тротила» (сокращенно «т тротила»), где 1 т тротила составляет около 4,2 ГДж. Переведите свой ответ на (б) в килотонны тротила (то есть кт тротила). Сравните свой ответ с быстрой и грязной оценкой в 10 кт в тротиловом эквиваленте, сделанной физиком Энрико Ферми вскоре после того, как он стал свидетелем взрыва с расстояния, которое считалось безопасным. (Сообщается, что Ферми сделал свою оценку, бросив несколько клочков бумаги прямо перед тем, как остатки ударной волны ударили его, и посмотрел, как далеко они были унесены ею.) 9{3}+\cdots , [/latex], где [latex] {a}_{n} [/latex] — безразмерные константы для всех [latex] n=0,1,2,\cdots [/latex] и x — аргумент функции. (Если вы еще не изучали степенные ряды в исчислении, просто доверьтесь нам.) Используйте этот факт, чтобы объяснить, почему требование, чтобы все члены уравнения имели одинаковые размерности, является достаточным для определения размерной согласованности. То есть на самом деле это подразумевает, что аргументы стандартных математических функций должны быть безразмерными, поэтому на самом деле нет необходимости делать это последнее условие отдельным требованием определения размерной согласованности, как мы это сделали в этом разделе.
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
9 Класс — Физика
posted Oct 15, 2009, 1:24 AM by Дмитрий Белозёров
[
updated Dec 23, 2014, 6:24 AM
]
Из курса физики седьмого класса мы помним, что механическое движение тела – это его перемещение во времени относительно других тел. Исходя из таких сведений, мы можем предположить необходимый набор инструментов для расчета движения тела.
Во-первых, нам необходимо нечто, относительно чего мы будем производить наши расчеты. Далее, нам потребуется условиться, каким образом мы будем определять положение тела относительно этого «нечто». И наконец, нужно будет как-то фиксировать время. Таким образом, для того, чтобы рассчитать, где будет находиться в конкретный момент тело, нам понадобится система отсчета.
Система отсчета в физике
Системой отсчета в физике называют совокупность тела отсчета, системы координат, связанной с телом отсчета, и часы или иной прибор для отсчета времени. При этом всегда следует помнить, что всякая система отсчета условна и относительна. Всегда можно принять другую систему отсчета, относительно которой любое движение будет иметь совершенно другие характеристики.
Относительность – это вообще немаловажный аспект, который следует учитывать практически при любых расчетах в физике. Например, во многих случаях мы далеко не в любой момент времени можем определить точные координаты движущегося тела.
В частности, мы не можем расставить наблюдателей с часами на каждых ста метрах вдоль железнодорожного пути от Москвы до Владивостока. В таком случае мы рассчитываем скорость и местоположение тела приближенно в течение какого-то отрезка времени.
Нам не важна точность до одного метра при определении местоположения поезда на пути в несколько сотен или тысяч километров. Для этого в физике существуют приближения. Одним из таких приближений является понятие «материальная точка».
Материальная точка в физике
Материальной точкой в физике обозначают тело, в случаях, когда его размерами и формой можно пренебречь. При этом считается, что материальная точка имеет массу исходного тела.
Например, при расчете времени, которое понадобится самолету, чтобы долететь из Новосибирска до Новополоцка, нам не важны размеры и форма самолета. Достаточно знать, какую скорость он развивает и расстояние между городами. В случае же, когда нам надо рассчитать сопротивление ветра на определенной высоте и при определенной скорости, то тут уж никак не обойтись без точного знания формы и размеров того же самолета.
Практически всякое тело можно считать материальной точкой либо когда расстояние, преодолеваемое телом велико в сравнении с его размерами, либо когда все точки тела двигаются одинаково. Например, автомобиль, проехавший несколько метров от магазина до перекрестка, вполне сравним с этим расстоянием. Но даже в такой ситуации его можно считать материальной точкой, потому что все части автомобиля перемещались одинаково и на равное расстояние.
А вот в случае, когда нам надо разместить тот же автомобиль в гараже, его уже никак не сочтешь материальной точкой. Придется учитывать его размеры и форму. Это тоже примеры, когда необходимо учитывать относительность, то есть относительно чего мы производим конкретные расчеты.
Для того, чтобы определить положение тела, которое совершило некоторое перемещение, можно графически приставить вектор перемещения к начальному положению тела. Но на практике часто встречаются задачи в которых необходимо вычислить положение тела, то есть записать его координаты в некоторой системе координат.
В этом случае вычисления будут производиться не с самим векторами, а с их проекциями на координатные оси и с их модулями. Эти величины которые будут представлять собой некоторые числа, положительные или отрицательные, но не будут иметь направления.
Рассмотрим следующую задачу
Необходимо определить координату движущегося тела, по известной начальной координате и известному вектору перемещения.
Два катера двигаются по реке в противоположных направлениях. В 100 км от пристани П они встречаются. Продолжая движение, за некоторое время t первый катер переместился от места встречи на 60 км к востоку, второй переместился ха это же время на 50 км к западу.
Определить координаты катеров по отношению к пристани и расстояние между ними.
Построим координатную ось Ох, параллельно прямой вдоль которой двигаются катера. Начало оси х=0 совместим с пристанью. За положительное направление примем направление на восток.
Спроецируем начала и концы векторов перемещений s1 и s2 на ось Ох, получим отрезки sx1 и sx2. Эти отрезки будут являться проекциями данных векторов.
Проекция вектора на ось, будет положительной, если вектор сонаправлен с осью, и отрицательной, если вектор направлен в противоположную оси сторону.
В нашем случае sx1 положительная проекция, а sx2 отрицательная проекция.
Проекция вектора, будет равна разности координат конца и начала вектора.
В нашем случае имеем:
s1x=x1-x0
sx2=x2-x0
Теперь выразим из этих уравнений координаты x1 и x2.
Расстояние между двумя катерами будет равно модулю разности их координат,
l=|x1-x2|.
Мы получили формулы для вычисления координат точек и расстояния между ними.
Из условия задачи, катера встретились на расстоянии 100 км от пристани. х0 – точка встречи. Следовательно расстояние от х0 до пристани(начала координат) 100 км. х0=100 км.
Так как мы выбрали ось Ох параллельно векторам перемещений катеров. Длины отрезков sx1 и sx2 будут равны длинам векторов s1 и s2. Модуль каждой проекции будет равен модулю соответствующего ей вектора.
По условию у нас даны числа 50 км и 60 км, это и есть модули векторов соответствующий перемещений.
sx1=60 км.
sx2=-50 км.
В итоге получаем,
x1=100+60 = 160 км.
x2=100-50=50 км.
l=|160-50|=110 км.
Ответ: х1=160 км, х2=50 км, l=110 км.
Довольно часто в физике приходится иметь дело с прямолинейным равномерным движением. Задача нахождения перемещения при равномерном прямолинейном движении довольно проста.
По определению скорость равномерного прямолинейного движения – постоянная векторная величина, которая равна отношению перемещения тела за некий промежуток времени к величине этого промежутка:
v(->) = s(->) /t, откуда следует,что перемещение s(->) = v(->) * t .
где v(->) – скорость (векторная величина), s(->) – перемещение (векторная величина), t – время.
При работе с векторными величинами для нахождения числовых значений величин применяют значения проекций конкретных величин на оси. В случае равномерного прямолинейного движения направления векторов скорости и перемещения совпадают, поэтому можно смело использовать в расчетах модульные значения. Тогда формула принимает вид:
s = v*t
Но такая формула известна уже давно, и в ней под буквой s понимали путь, пройденный телом. Так что же такое s – путь или модуль перемещения?
Как характеризуется перемещение тела при прямолинейном равномерном движении?
Дело в том, что при равномерном и прямолинейном движении модуль вектора перемещения за некий промежуток времени будет равен пройденному телом пути за тот же промежуток времени. Это утверждение можно подтвердить рисунком.
Если изобразить векторно скорость движения тела в зависимости от времени, то модуль такого перемещения при равномерном прямолинейном движении будет в любой момент времени совпадать с путем, пройденным за это время телом.
Если же направление тела будет меняться, то пройденный путь будет больше значения модуля перемещения. Поэтому принятое нами равенство справедливо только для случаев, когда тело двигается равномерно и прямолинейно.
Можно изобразить данную ситуацию графически. Для этого проведем из точки 0 оси скорости и времени. (Рис. 1)Если применить проекции значений скорости и времени на оси, то тогда мы увидим, что скорость, как величина постоянная является прямой, проходящей параллельно оси времени.
И если мы проведем перпендикуляры от временной оси в начальный и конечный моменты времени к линии скорости, то получим прямоугольник, площадь которого и будет равна перемещению за данный промежуток времени.
Рис. 1
Стороны этого прямоугольника будут равны все тем же значениям v и t. Таким образом, мы видим, что и при построении проекций векторных величин, принятое нами выше равенство сохраняет свою справедливость.
В случае же, когда мы имеем в расчетах дело с двумя телами, двигающимися равномерно и прямолинейно, при этом совпадают направления их движения, то расчеты также можно производить, применяя приведенную выше формулу.
Если же два тела двигаются равномерно и прямолинейно, а направления их движения противоположны, но расположены вдоль одной оси, то можно по-прежнему использовать в расчетах значения их модулей. Но необходимо будет брать значение величин для одного тела со знаком минус в зависимости от того, направление какого из тел мы примем за положительное.
Хотите провести эксперимент? Да запросто. Возьмите длинную линейку, положите ее горизонтально и приподнимите один конец. У вас получится наклонная плоскость. А теперь возьмите монетку и положите на верхний конец линейки. Монетка начнет скользить вниз по линейке, проследите, как будет двигаться монетка с одинаковой скоростью или нет.
Вы заметите, что скорость монетки будет постепенно возрастать. И изменение скорости будет напрямую зависеть от угла наклона линейки. Чем угол наклона круче, тем большую скорость будет набирать монетка к концу пути.
Изменение скорости монетки
Можно попытаться узнать, как меняется скорость монетки за каждый одинаковый промежуток времени. В случае с линейкой и монеткой в домашних условиях это трудно проделать, но в условиях лаборатории можно зафиксировать, что при постоянном угле наклона скользящая монетка за каждую секунду изменяет свою скорость на одинаковую величину.
Такое движение тела, когда его скорость за любые равные промежутки времени меняется одинаково, а тело при этом движется по прямой линии, называется в физике прямолинейным равноускоренным движением. Под скоростью в данном случае понимается скорость в каждый конкретный момент времени.
Такая скорость называется мгновенной скоростью. Мгновенная скорость тела может меняться по-разному: быстрее, медленнее, может возрастать, а может уменьшаться. Для того чтобы охарактеризовать это изменение скорости, вводят величину, называемую ускорением.
Понятие ускорения: формула
Ускорение это физическая величина, показывающая, насколько изменилась скорость тела за каждый равный промежуток времени. Если скорость меняется одинаковым образом, то ускорение будет величиной постоянной. Так происходит в случае прямолинейного равноускоренного движения. Формула для ускорения выглядит следующим образом:
a = (v — v_0 )/ t,
где a ускорение, v конечная скорость, v_0 начальная скорость, t время.
Измеряется ускорение в метрах на секунду в квадрате (1 м/с2). Немного странная на первый взгляд единица очень легко объясняется: ускорение= скорость/время=(м/с)/с , откуда и выводится такая единица.
Ускорение величина векторная. Оно может быть направлена либо в ту же сторону, что и скорость, если скорость возрастает, либо в противоположную сторону, если скорость уменьшается. Пример второго варианта это торможение. Если, например, автомобиль тормозит, то скорость его уменьшается. Тогда ускорение будет являться отрицательной величиной, и направлено оно будет не по ходу движения автомобиля, а в обратную сторону.
В случаях, когда скорость у нас меняется от нуля до какой-либо величины, например, при старте ракеты, либо в случае, когда скорость наоборот уменьшается до нуля, например, при торможении поезда до полной остановки, можно использовать в расчетах только одно значение скорости. Формула тогда примет вид: a =v /t для первого случая либо же: a = v_0 /t для второго.
Проекцию скорости на ось Ох при прямолинейном равноускоренном движении можно найти по следующей формуле:
ax=(Vx-V0x)/t.
Выразим из этой формулы, формулу для проекции скорости которую имело лвижущееся тело к концу некоторого промежутка времени t.
Vx=V0x+ax*t.
То есть, зная проекцию вектора начальной скорости V0x и проекцию вектора ускорения ax в любой момент времени можно вычислить проекцию вектора мгновенной скорости Vx, которую будет иметь тело в данной точке.
Представим зависимость скорости от времени при равноускоренно движении в виде графика.
Графиком уравнения Vx=V0x+ax*t будет прямая линия. Расположение этой лини в системе координат будет определяться значениями ax b V0x.
График проекции скорости тела при нулевой начальной скорости
На следующем рисунке представлен график проекции вектора скорости движущегося тела, которое в начальный момент времени имел нулевую скорость, и двигалось равноускоренно и прямолинейно с ускорением ax=1,5 м/(с^2) в течение 40 секунд. 2) в течение 4 секунд.
Для построения такого графика, также достаточно взять несколько значений переменной t и посчитать в них значение проекции скорости Vx. А потом соединить их прямой линией. Как видите, график имеет начальную точку не в нуле, в значении, которое имеет начальная скорость.
График проекции скорости тела при торможении
Если бы ускорение было отрицательным, то есть тело постепенно тормозило, то график составлял бы с положительным направлением оси Ох тупой угол.
Ниже представлен график такой ситуации.
Из графика видно, что тело начинало свое движение со скоростью 20 м/с, и постепенно замедляло её. За 10 секунд, оно полностью остановилось.
Попытаемся вывести формулу для нахождения проекции вектора перемещения тела, которое двигается прямолинейно и равноускоренно, за любой промежуток времени.
Для этого обратимся к графику зависимости проекции скорости прямолинейного равноускоренного движения от времени.
График зависимости проекции скорости прямолинейного равноускоренного движения от времени
Ниже на рисунке представлен график, для проекции скорости некоторого тела, которое движется с начальной скорость V0 и постоянным ускорением а.
Если бы у нас было равномерное прямолинейное движение, то для вычисления проекции вектора перемещения, необходимо было бы посчитать площадь фигуры под графиком проекции вектора скорости.
Теперь докажем, что и в случае равноускоренного прямолинейного движения проекция вектора перемещения Sx будет определяться таким же образом. То есть проекция вектора перемещения будет равняться площади фигуры под графиком проекции вектора скорости.
Найдем площадь фигуры ограниченную осью оt, отрезками АО и ВС, а также отрезком АС.
Выделим на оси ot малый промежуток времени db. Проведем через эти точки перпендикуляры к оси времени, до их пересечения с графикос проекции скорости. Отметим точки пересечения a и c. За этот промежуток времени скорость тела поменяется от Vax до Vbx.
Если взять этот промежуток достаточно малым, то можно считать что скорость остается практически неизменной, а следовательно мы будем иметь на этом промежутке дело с равномерным прямолинейным движением. 2=4*S1.
За промежуток t3=3*t1, это тело совершит перемещение S3=9*S1 и т.д., для любого натурального n. Это конечно же будет выполняться, при условии, что время должно отсчитываться от одного и того же момента.
На следующем рисунке хорошо представлена эта зависимость.
OA:OB:OC:OD:OE = 1:4:9:16:25.
При увеличении промежутка времени, который отсчитывается от начал движения, в целое число раз по сравнению с t1, модули векторов перемещений будут возрастать как ряд квадратов последовательных натуральных чисел.
Помимо этой закономерности, из представленного выше рисунка можно установить еще одну, следующую закономерность:
OA:AB:BC:CD:DE = 1:3:5:7:9.
За последовательные равные промежутки времени, модули векторов перемещений, совершаемых телом, будут относиться между собой как ряд последовательных нечетных чисел.
Стоит отметить, что такие закономерности будут верными только в равноускоренном движении. То есть они являются как бы неким своеобразным признаком равноускоренного движения. Если необходимо проверить, является ли движение равноускоренным, то можно проверить эти закономерности, и если они будут выполняться, то движение будет равноускоренным.
Представьте себе электричку. Она едет тихонько по рельсам, развозя пассажиров по дачам. И вдруг сидящий в последнем вагоне хулиган и тунеядец Сидоров замечает, что на станции «Сады» в вагон входят контролеры. Билет, естественно, Сидоров не купил, а штраф платить ему хочется еще меньше.
Относительность движения безбилетника в поезде
И вот, чтобы его не поймали, он быстренько совершает перемещение при прямолинейном равномерном движении в другой вагон. Контролеры, проверив билеты у всех пассажиров, движутся в том же направлении. Сидоров опять переходит в следующий вагон и так далее.
И вот, когда он достигает первого вагона и идти дальше уже некуда, оказывается, что поезд как раз доехал до нужной ему станции «Огороды», и счастливый Сидоров выходит, радуясь тому, что проехал зайцем и не попался.
Что мы можем извлечь из этой остросюжетной истории? Мы можем, без сомнения, порадоваться за Сидорова, а можем, кроме того, обнаружить еще один небезынтересный факт.
В то время, как поезд за пять минут проехал пять километров от станции «Сады» до станции «Огороды», заяц Сидоров за это же время преодолел такое же расстояние плюс расстояние, равное длине поезда, в котором он ехал, то есть около пяти тысяч двухсот метров за те же пять минут.
Получается, что Сидоров двигался быстрее электрички. Впрочем, такую же скорость развили и следующие за ним по пятам контролеры. Учитывая, что скорость поезда была около 60 км/ч впору выдать им всем несколько олимпийских медалей.
Однако, конечно же, никто такой глупостью заниматься не будет, потому что все понимают, что невероятная скорость Сидорова была развита им только лишь относительно неподвижных станций, рельсов и огородов, и обусловлена эта скорость была передвижением поезда, а вовсе не невероятными способностями Сидорова.
Относительно же поезда Сидоров двигался вовсе и не быстро и не дотягивает не то что до олимпийской медали, но даже до ленточки от нее. Вот тут-то мы и сталкиваемся с таким понятием как относительность движения.
Понятие относительности движения: примеры
Относительность движения не имеет определения, так как не является физической величиной. Относительность механического движения проявляется в том, что некоторые характеристики движения, такие как скорость, путь, траектория и так далее, относительны, то есть зависят от наблюдателя. В различных системах отсчета эти характеристики будут различны.
Кроме приведенного примера с гражданином Сидоровым в поезде, можно взять практически любое движение любого тела и показать, насколько оно относительно. Идя на работу, вы двигаетесь вперед относительно дома и в то же время передвигаетесь назад относительно автобуса, на который опоздали.
Вы стоите на месте относительно плеера в кармане и несетесь с огромной скоростью относительно звезды по имени Солнце. Каждый ваш шаг будет гигантским расстоянием для молекулы асфальта и ничтожным для планеты Земля. Любое движение, как и все его характеристики всегда имеют смысл только относительно чего-либо еще.
В этом и заключается понятие относительности движения.
С древнейших времен движение материальных тел не переставало волновать умы ученых. Так, например, сам Аристотель считал, что если на тело не действуют никакие силы, то такое тело всегда будет находиться в покое.
И лишь только спустя 2000 лет итальянский ученый Галилео Галилей смог исключить из формулировки Аристотеля слово «всегда». Галилей понял, что пребывание тела в состоянии покоя не является единственным следствием отсутствия внешних сил.
Тогда Галилей заявил: тело, на которое не действуют никакие силы, будет либо находиться в покое, либо двигаться равномерно прямолинейно. То есть, движение с одинаковой скоростью по прямой траектории, с точки зрения физики, равнозначно состоянию покоя.
Что есть состояние покоя?
В жизни этот факт наблюдать очень сложно, поскольку всегда имеет место сила трения, которая не дает предметам и вещам покидать свои места. Но если представить себе бесконечно длинный, абсолютно скользкий и гладкий каток, на котором стоит тело, то станет очевидно, что если придать телу импульс, то тело будет двигаться бесконечно долго и по одной прямой.
И в самом деле, на тело действую только две силы: сила тяжести и сила реакции опоры. Но расположены они на одной прямой и направлены друг против друга. Таким образом, по принципу суперпозиции, мы имеем, что общая сила, действующая на такое тело равна нулю.
Однако это идеальный случай. В жизни сила трения проявляет себя почти во всех случаях. Галилей сделал важное открытие, приравняв состояние покоя и движение с постоянной скоростью по прямой линии. Но этого было недостаточно. Оказалось, что условие это выполняется не во всех случаях.
Ясность в этот вопрос внес Исаак Ньютон, обобщивший исследования Галилея и, таким образом, сформулировавший Первый Закон Ньютона.
Первый закон Ньютона: формулируем сами
Существуют две формулировки первого закона Ньютона современная и формулировка самого Исаака Ньютона. В исходном варианте первый закон Ньютона несколько неточен, а современный вариант в попытках исправить эту неточность оказался очень запутанным и потому неудачным. Ну а так как истина всегда где-то рядом, то попытаемся найти это «рядом» и разобраться, что же представляет собой данный закон.
Современная формулировка звучит следующим образом: «Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго».
Инерциальные системы отсчета
Инерциальными называют системы отсчета, в которых выполняется закон инерции. Закон же инерции заключается в том, что тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела. Получается очень неудобоваримо, малопонятно и напоминает комичную ситуацию, когда на вопрос: “Где это «тут»?” отвечают: “Это здесь”, а на следующий логичный вопрос: “А где это «здесь»?” отвечают: “Это тут”. Масло масляное. Замкнутый круг.
Формулировка самого Ньютона такова: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».
Однако на практике этот закон выполняется не всегда. Убедиться в этом можно элементарно. Когда человек стоит, не держась за поручни, в движущемся автобусе, и автобус резко тормозит, то человек начинает двигаться вперед относительно автобуса, хотя его не понуждает к этому ни одна видимая сила.
То есть, относительно автобуса первый закон Ньютона в изначальной формулировке не выполняется. Очевидно, что он нуждается в уточнении. Уточнением и является введение инерциальных систем отсчета. То есть, таких систем отсчета, в которых первый закон Ньютона выполняется. Это не совсем понятно, поэтому попробуем перевести все это на человеческий язык.
Инерциальные и неинерциальные системы отсчета
Свойство инерции любого тела таково, что до тех пор, пока тело остается изолированным от других тел, оно будет сохранять свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. «Изолированным» — это значит никак не связанным, бесконечно удаленным от других тел.
На практике это означает, что если в нашем примере за систему отсчета принять не автобус, а какую-то звезду на окраине Галактики, то первый закон Ньютона будет абсолютно точно выполняться для беспечного пассажира, не держащегося за поручни. При торможении автобуса он будет продолжать свое равномерное движение, пока на него не подействуют другие тела.
Вот такие системы отсчета, которые никак не связаны с рассматриваемым телом, и которые никак не влияют на инертность тела, называются инерциальными. Для таких систем отсчета первый закон Ньютона в его исходной формулировке абсолютно справедлив.
То есть закон можно сформулировать так: в системах отсчета, абсолютно никак не связанных с телом, скорость тела при отсутствии стороннего воздействия остается неизменной. В таком виде первый закон Ньютона легко доступен для понимания.
Проблема заключается в том, что на практике очень сложно рассматривать движение конкретного тела относительно таких систем отсчета. Мы не можем переместиться на бесконечно далекую звезду и оттуда осуществлять какие-либо опыты на Земле.
Поэтому за такую систему отсчета условно часто принимают Землю, хотя она и связана с находящимися на ней телами и влияет на характеристики их движения. Но для многих расчетов такое приближение оказывается достаточным. Поэтому примерами инерциальных систем отсчета можно считать Землю для расположенных на ней тел, Солнечную систему для ее планет и так далее.
Первый закон Ньютона не описывается какой-либо физической формулой, однако с помощью него выводятся другие понятия и определения. По сути, этот закон постулирует инертность тел. И таким образом выходит, что для инерциальных систем отсчета закон инерции и есть первый закон Ньютона.
Еще примеры инерциальных систем и первого закона Ньютона
Так, например, если тележка с шаром будет ехать сначала по ровной поверхности, с постоянной скоростью, а потом заедет на песчаную поверхность, то шар внутри тележки начнет ускоренное движение, хотя никакие силы на него не действуют (на самом деле, действуют, но их сумма равна нулю).
Происходит это от того, что система отсчета (в данном случае, тележка) в момент попадания на песчаную поверхность, становится неинерциальной, то есть перестает двигаться с постоянной скоростью.
Первый Закон Ньютона вносит важное разграничение между инерциальными и неинерциальными системами отсчета. Также важным следствием этого закона является тот факт, что ускорение, в некотором смысле, важнее скорости тела.
Поскольку движение с постоянной скоростью по прямой линии суть нахождение в состоянии покоя. Тогда как движение с ускорением явно свидетельствуют о том, что либо сумма сил, приложенных к телу, не равно нулю, либо сама система отсчета, в которой находится тело, является неинерциальной, то есть движется с ускорением.
Причем ускорение может быть как положительным (тело ускоряется), так и отрицательным (тело замедляется).
Второй закон Ньютона связывает вместе три, на первый взгляд, совершенно не связанные друг с другом величины: ускорение, массу и силу. Хотите легко и быстро, на примерах понять, как это происходит? Запросто. Надо будет проделать пару элементарных опытов и немного порассуждать.
Элементарный опыт по второму закону Ньютона
Начнем с практической части. Нагрузите чем-нибудь две сумки или два пакета. Один чуть-чуть, а второй очень сильно. Только пакеты берите покрепче. А теперь примерно с одинаковой силой по очереди резко поднимите оба пакета вверх. Вы увидите, что легкий пакет практически взлетит, а вот тяжелый перемещаться будет намного медленнее.
А теперь другой опыт положите на землю футбольный мячик и пните его пару раз. Один раз легонько, а второй раз со всей силы. Понаблюдайте, как изменится скорость мяча после пинка. В первом случае он потихоньку откатится на небольшое расстояние, во втором улетит далеко и на весьма приличной скорости. Ну вот и все, с практической частью закончили. Теперь немного порассуждаем.
Действие равнодействующей силы
Мы знаем, что скорость тела изменяется под действием приложенной к нему силы. Если на тело действуют несколько сил, то находят равнодействующую этих сил, то есть некую общую суммарную силу, обладающую определенным направлением и числовым значением.
То есть, фактически, все случаи приложения различных сил в конкретный момент времени можно свести к действию одной равнодействующей силы. Таким образом, чтобы найти, как изменилась скорость тела, нам надо знать, какая сила действует на тело.
Какое ускорение получает тело?
В зависимости от величины и направления силы тело получит то или иное ускорение. Это четко видно в опыте с мячом. Когда мы подействовали на тело небольшой силой, мяч ускорился не очень сильно. Когда же сила воздействия увеличилась, то мяч приобрел гораздо большее ускорение. То есть, ускорение связано с приложенной силой прямо пропорционально. Чем больше сила воздействия, тем большее ускорение приобретает тело.
От чего еще зависит ускорение, полученное телом в результате воздействия на него? Вспомним первую часть нашего опыта. Ускорение двух грузов у нас было ощутимо разным, хотя силу мы старались прикладывать одинаковую. А вот масса грузов у нас отличалась. И в случае с большей массой ускорение тела было небольшим, а в случае меньшей массы намного большим.
То есть, второй вывод это то, что масса тела напрямую связана с ускорением, приобретаемым телом в результате воздействия силы. При этом, масса тела обратно пропорциональна полученному ускорению. Чем больше масса, тем меньше будет величина ускорения.
Второй Закон Ньютона: формула и определение
Исходя из всего вышесказанного, приходим к тому, что можно записать второй закон Ньютона в виде следующей формулы:
a =F / m ,
где a ускорение, F сила воздействия, m масса тела.
Соответственно, второму закону Ньютона можно дать такое определение: ускорение, приобретаемое телом в результате воздействия на него, прямо пропорционально силе или равнодействующей сил этого воздействия и обратно пропорционально массе тела. Это и есть второй закон Ньютона.
В первом законе Ньютона говорится о поведении тела, изолированного от воздействия других тел. Второй закон говорит о прямо противоположной ситуации. В нем рассматриваются случаи, когда тело или несколько тел воздействуют на данное.
Оба эти закона описывают поведение одного конкретного тела. Но во взаимодействии всегда участвуют минимум два тела. Что будет происходить с обоими этими телами? Как описать их взаимодействие? Анализом этой ситуации и занялся Ньютон после формулировки своих первых двух законов. Займемся и мы такими же изысканиями.
Взаимодействие двух тел
Мы знаем, что при взаимодействии воздействуют друг на друга оба тела. Не бывает такого, чтобы одно тело толкнуло другое, а второе в ответ никак не отреагировало бы. Такое может происходить среди по-разному воспитанных людей, но никак не в природе.
Мы знаем, что если мы пинаем мяч, то мяч в ответ пинает нас. Другое дело, что мяч имеет намного меньшую массу, чем тело человека, и потому его воздействие практически не ощутимо.
Однако, если вы попробуете пнуть тяжелый железный мяч, то живо ощутите это ответное воздействие. Фактически, мы каждый день по многу раз пинаем очень и очень тяжелый мяч нашу планету. Мы толкаем ее каждым своим шагом, только при этом отлетает не она, а мы. А все потому, что планета в миллионы раз превосходит нас по массе.
Соотношение сил во взаимодействии между телами
Так что из этих рассуждений видно, что при взаимодействии двух тел, не только первое действует на второе с некоторой силой, но и второе в ответ действует на первое также с некоторой силой. Возникает вопрос: а как соотносятся эти силы? Какая из них больше, какая меньше?
Для этого необходимо проделать некоторые измерения. Потребуются два динамометра, но в домашних условиях их вполне могу заменить два безмена. Они измеряют вес, а вес это тоже сила, только выраженная в единицах массы в случае безмена. Поэтому, если у вас есть два безмена, то проделайте следующее.
Один из них оденьте колечком на что-то неподвижное, например, на гвоздь в стене, а второй соедините с первым крючками. И потяните за колечко второго безмена. Проследите за показаниями обоих приборов. Каждый из них покажет силу, с которой на него воздействует другой безмен.
И хотя мы тянем только за один из них, окажется, что показания обоих, как на очной ставке, будут совпадать. Получается, что сила, с которой мы воздействуем вторым безменом на первый, равна силе, с которой первый безмен воздействует на второй.
Третий закон Ньютона: определение и формула
Сила действия равна силе противодействия. В этом и состоит суть третьего закона Ньютона. Определение его таково: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению. Третий закон Ньютона можно записать в виде формулы:
F_1 = — F_2,
Где F_1 и F_2 силы действия друг на друга соответственно первого и второго тела.
Справедливость третьего закона Ньютона была подтверждена многочисленными экспериментами. Этот закон справедлив как для случая, когда одно тело тянет другое, так и для случая, когда тела отталкиваются. Все тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом, подчиняясь этому закону.
Как вы думаете, одновременно ли долетят до земли, сброшенные с крыши перо, пластиковая бутылка и монета? Можно проделать такой опыт и убедиться, что монета приземлится первой, бутылка второй, а перо долго будет болтаться в воздухе и может вообще не долететь до земли, если его подхватит и унесет внезапный ветерок.
Так ли свободно свободное падение тел?
Соответственно, делаем вывод, что свободное падение тел не подчиняется какому-либо одному правилу, и все предметы падают на землю по-своему. Тут бы как говорится, и сказке конец, но некоторые физики на этом не успокоились и предположили, что на свободное падение тел может оказывать влияние сила сопротивления воздуха и, соответственно, такие результаты эксперимента нельзя считать окончательными.
Они взяли длинную стеклянную трубку и поместили в нее перо, дробинку, деревянную пробку и монету. Потом они закупорили трубку, откачали из нее воздух и перевернули. 2)/2 (если v_0 = 0), соответственно,
где v конечная скорость, v_0 начальная скорость, s перемещение, t время, g ускорение свободного падения.
Вывод, что свободное падение любых тел происходит одинаково, на первый взгляд кажется нелепым с точки зрения повседневного опыта. Но на самом деле все правильно и логично. Просто, незначительная на первый взгляд величина сопротивления воздуха для многих падающих тел оказывается довольно ощутимой, а потому очень сильно замедляет их падение.
Как нам уже известно, сила тяжести действует на все тела, которые находятся на поверхности Земли и вблизи неё. При этом не важно, находятся ли они в состоянии покоя или совершают движение.
Если некоторое тело будет свободно падать на Землю, то при этом оно будет совершать равноускоренное движение, причем скорость будет возрастать постоянно, так как вектор скорости и вектор ускорения свободного падения будут сонаправлены между собой.
Суть движения вертикально вверх
Если же подбросить некоторое тело вертикально вверх, и при этом считать что сопротивление воздуха отсутствует, то можно считать что оно тоже совершает равноускоренное движение, с ускорением свободного падения, которое вызвано силой тяжести. Только в этом случае, скорость, которую мы придали телу при броске, будет направлена вверх, а ускорение свободного падения направлено вниз, то есть они будут противоположно направлены друг к другу. Поэтому скорость будет постепенно уменьшаться.
Через некоторое время наступит момент, когда скорость станет равняться нулю. В этот момент тело достигнет своей максимальной высоты и на какой-то момент остановится. Очевидно, что, чем большую начальную скорость мы придадим телу, тем на большую высоту оно поднимется к моменту остановки.
Далее, тело начнет равноускоренно падать вниз, под действием силы тяжести.
Как решать задачи
Когда вы столкнетесь с задачами на движение тела вверх, при котором не учитывается сопротивление воздуха и другие силы, а считается, что на тело действует только сила тяжести, то так как движение равноускоренное, то можно применять те же самые формулы, что и при прямолинейном равноускоренном движении с некоторой начальной скорость V0. 2)/2.
Необходимо также учитывать, что при движении вверх вектор ускорения свободного падения направлен вниз, а вектор скорости вверх, то есть они разнонаправлены, а следовательно, их проекции будут иметь разные знаки.
Например, если Ось Ох направить вверх, то проекция вектора скорости при движении вверх, будет положительна, а проекция ускорения свободного падения отрицательна. Это надо учитывать, подставляя значения в формулы, иначе получится совершенно неверный результат.
Все мы ходим по Земле потому, что она нас притягивает. Если бы Земля не притягивала все находящиеся на ее поверхности тела, то мы, оттолкнувшись от нее, улетели бы в космос. Но этого не происходит, и всем известно о существовании земного притяжения.
Притягиваем ли мы Землю? Притягивает Луна!
А притягиваем ли мы сами к себе Землю? Смешной вопрос, правда? Но давайте разберемся. Вы знаете, что такое приливы и отливы в морях и океанах? Каждый день вода уходит от берегов, неизвестно где шляется несколько часов, а потом, как ни в чем не бывало, возвращается обратно.
Так вот вода в это время находится не неизвестно где, а примерно посредине океана. Там образуется что-то наподобие горы из воды. Невероятно, правда? Вода, которая имеет свойство растекаться, сама не просто стекается, а еще и образует горы. И в этих горах сосредоточена огромная масса воды.
Просто прикиньте весь объем воды, который отходит от берегов во время отливов, и вы поймете, что речь идет о гигантских количествах. Но раз такое происходит, должна же быть какая-то причина. И причина есть. Причина кроется в том, что эту воду притягивает к себе Луна.
Вращаясь вокруг Земли, Луна проходит над океанами и притягивает к себе океанические воды. Луна вращается вокруг Земли, потому что она притягивается Землей. Но, выходит, что она и сама при этом притягивает к себе Землю. Земля, правда, для нее великовата, но ее влияние оказывается достаточным для перемещения воды в океанах.
Сила и закон всемирного тяготения: понятие и формула
А теперь пойдем дальше и подумаем: если два громадных тела, находясь неподалеку, оба притягивают друг друга, не логично ли предположить, что и тела поменьше тоже будут притягивать друг друга? Просто они намного меньше и сила их притяжения будет маленькой?
Оказывается, что такое предположение абсолютно верно. 2 .
Возвращаясь к нашему исходному вопросу: «притягиваем ли мы Землю?», мы можем с уверенностью ответить: «да». Согласно третьему закону Ньютона мы притягиваем Землю ровно с такой же силой, с какой Земля притягивает нас. Силу эту можно рассчитать из закона всемирного тяготения.
А согласно второму закону Ньютона воздействие тел друг на друга какой-либо силой выражается в виде придаваемого ими друг другу ускорения. Но придаваемое ускорение зависит от массы тела.
Масса Земли велика, и она придает нам ускорение свободного падения. А наша масса ничтожно мала по сравнению с Землей, и поэтому ускорение, которое мы придаем Земле, практически равно нулю. Именно поэтому мы притягиваемся к Земле и ходим по ней, а не наоборот.
Одним из частных случаев всемирного тяготения является тот факт, что все тела притягиваются к Земле. Для нас, жителей планеты Земля, сила тяжести имеет огромное значение.
Сила, с которой тело некоторой массы m будет притягиваться к Земле, согласно закону всемирного тяготения будет вычисляться по следующей формуле:
F=G*((Mз*m)/(Rз)^2). 2).
Чем больше мы поднимем тело над Землей, тем будет меньше ускорение свободного падения. Следовательно, будет уменьшатся и сила тяжести которая действует на это тело. Чаще всего этим увеличением пренебрегают, так как расстояние, на которое поднимается тело от поверхности Земли, по сравнению с радиусом Земли пренебрежимо мало.
Например, если человек массой 80 кг поднялся на гору высотой 3 км, то действующая на него сила тяжести уменишилась всего на 0.7 Н. Это очень мало, поэтому в таких случаях при расчетах берут вблизи поверхности земли значение ускорения свободного падения g=9,81.
Применение формулы для других небесных тел
Формула, которую мы записали выше, подходит также для вычисления ускорения свободного падения на любых небесных объектах. То есть вместо радиуса и массы Земли необходимо подставить радиус и массу данного небесного объекта.
Мы знаем, что все тела притягиваются друг к другу. В частности, Луна, например, притягивается к Земле. Но возникает вопрос: если Луна притягивается к Земле, почему она вращается вокруг нее, а не падает на Землю?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть виды движения тел. Мы уже знаем, что движение может быть равномерным и неравномерным, но существуют и другие характеристики движения. В частности, в зависимости от направления различают прямолинейное и криволинейное движение.
Прямолинейное движение
Известно, что тело двигается под действием приложенной к нему силы. Можно проделать несложный эксперимент, показывающий, как направление движения тела будет зависеть от направления приложенной к нему силы. Для этого потребуется произвольный предмет небольшого размера, резиновый шнур и горизонтальная или вертикальная опора.
Привязывает шнур одним концом к опоре. На другом конце шнура закрепляем наш предмет. Теперь, если мы оттянем наш предмет на некоторое расстояние, а потом отпустим, то увидим, как он начнет двигаться в направлении опоры. Его движение обусловлено силой упругости шнура. Именно так Земля притягивает все тела на ее поверхности, а также летящие из космоса метеориты.
Только вместо силы упругости выступает сила притяжения. А теперь возьмем наш предмет на резинке и толкнем его не в направлении к/от опоры, а вдоль нее. Если бы предмет не был закреплен, он бы просто улетел в сторону. Но так как его держит шнур, то шарик, двигаясь в сторону, слегка растягивает шнур, тот тянет его обратно, и шарик чуть меняет свое направление в сторону опоры.
Криволинейное движение по окружности
Так происходит в каждый момент времени, в итоге шарик движется не по первоначальной траектории, но и не прямолинейно к опоре. Шарик будет двигаться вокруг опоры по окружности. Траектория его движения будет криволинейной. Именно так вокруг Земли двигается Луна, не падая на нее.
Именно так притяжение Земли захватывает метеориты, которые летят близко от Земли, но не прямо на нее. Эти метеориты становятся спутниками Земли. При этом от того, каким был их первоначальный угол движения по отношению к Земле, зависит, как долго они пробудут на орбите. Если их движение было перпендикулярно Земле, то они могут находиться на орбите бесконечно долго. Если же угол был меньше 90˚, то они будут двигаться по снижающейся спирали, и постепенно все-таки упадут на землю.
Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью
Еще один момент, который следует отметить, это то, что скорость криволинейного движения по окружности меняется по направлению, но одинакова по значению. А это означает, что движение по окружности с постоянной по модулю скоростью происходит равноускорено.
Так как направление движения меняется, значит, движение происходит с ускорением. А так как оно меняется одинаково в каждый момент времени, следовательно, движение будет равноускоренным. А сила притяжения является силой, которая обусловливает постоянное ускорение.
Луна двигается вокруг Земли именно благодаря этому, но если вдруг когда-либо движение Луны изменится, например, в нее врежется очень крупный метеорит, то она вполне может сойти со своей орбиты и упасть на Землю. Нам остается лишь надеяться, что этот момент не наступит никогда.
Вы когда-нибудь соревновались, кто дальше кинет камень или снежок? Все мальчишки наверняка проходили через это. И все знают, что чтобы камень пролетел как можно дальше, надо кинуть его как можно сильнее. То есть нужно придать ему как можно большую скорость.
Сила человеческой руки ограничена, и камень мы можем кинуть относительно недалеко. Намного большую скорость телам могут придать различные артиллерийские орудия. Снаряды могут преодолевать несколько километров и даже десятков километров. Однако всегда траекторией всех этих летящих тел является дуга, концом упирающаяся в землю.
Бексонечно долгое вращение вокруг Земли
Если же пойти дальше и предположить, что мы можем придать телу намного большую скорость? Такую, что дуга, которую тело опишет, будет уже не упираться в землю, а проходить на некотором расстоянии вокруг всей Земли? Тогда получится, что мы получим тело, способное бесконечно долго вращаться вокруг Земли.
Единственное, что будет мешать нам это сопротивление воздуха. Значит надо избавиться от него. Избавиться от сопротивления воздуха мы можем на большой высоте. На высоте свыше трехсот километров воздуха уже практически нет. Именно начиная с такой высоты, и запускают искусственные спутники Земли. Спутники вращаются вокруг Земли по различным орбитам, но все они не падают на Землю.
Движение спутника — пример свободного падения
Это происходит потому, что запущены они были со скоростью, достаточной для того, чтобы преодолеть земное притяжение. Как ни странно звучит, движение спутника вокруг Земли это пример свободного падения тела.
Происходит оно с ускорением, как и положено свободно падающему телу, только ускорение это не увеличивает скорость тела по модулю, а изменяет по направлению. Поэтому спутники и движутся по орбите.
Первая и вторая космическая скорость
Скорость, необходимая для того, чтобы тело начало вращаться по орбите вокруг Земли не падая, называется первой космической скоростью. Она составляет от 7,9 км/с. Чем больше высота тела над землей, тем величина этой скорости меньше.
На высоте, например, 500 км эта скорость составляет уже 7,6 км/с. Это объясняется тем, что гравитационные силы уменьшаются с увеличением расстояния между телами. Первой космической скоростью обусловлено движение искусственных спутников земли.
А есть ли такая скорость, которая позволит совсем вырваться из оков земного притяжения? Такая скорость есть и называется она второй космической скоростью. Она составляет 11,2 км/с. При такой скорости тела описывают вокруг Земли не дугу, а эллипс, и тело удаляется на расстояние, достаточное для полного освобождения от земного притяжения. Такую скорость развивают ракеты, которые уходят в космическое пространство прочь от Земли.
Проделаем несколько несложных преобразований с формулами. По второму закону Ньютона силу можно найти: F=m*a. Ускорение находится следующим образом: a=v⁄t . Таким образом получаем: F=m*v/t.
Определение импульса тела: формула
Выходит, что сила характеризуется изменением произведения массы на скорость во времени. Если обозначить это произведение некой величиной, то мы получим изменение этой величины во времени как характеристику силы. Эту величину назвали импульсом тела. Импульс тела выражается формулой:
p=m*v ,
где p импульс тела, m масса, v скорость.
Импульс это векторная величина, при этом его направление всегда совпадает с направлением скорости. Единицей импульса является килограмм на метр в секунду (1 кг*м/с).
Что же такое импульс тела: как понять?
Попробуем по-простому, «на пальцах» разобраться, что такое импульс тела. Если тело покоится, то его импульс равен нулю. Логично. Если скорость тела изменяется, то у тела появляется некий импульс, который характеризует величину приложенной к нему силы.
Если воздействие на тело отсутствует, но оно движется с некоторой скоростью, то есть имеет некий импульс, то его импульс означает, какое воздействие способно оказать данное тело при взаимодействии с другим телом.
В формулу импульса входит масса тела и его скорость. То есть чем большей массой и/или скоростью обладает тело, тем большее воздействие оно может оказать. Это понятно и из жизненного опыта.
Чтобы сдвинуть тело небольшой массы, нужна небольшая сила. Чем больше масса тела, тем большее придется приложить усилие. То же самое касается и скорости, которую сообщают телу. В случае же воздействия самого тела на другое, импульс также показывает величину, с которой тело способно действовать на другие тела. Эта величина напрямую зависит от скорости и массы исходного тела.
Импульс при взаимодействии тел
Возникает еще один вопрос: что произойдет с импульсом тела при его взаимодействии с другим телом? Масса тела измениться не может, если оно остается целым, а вот скорость может измениться запросто. При этом скорость тела изменится в зависимости от его массы.
В самом деле, понятно, что при столкновении тел с очень разными массами, скорость их изменится по-разному. Если летящий на большой скорости футбольный мяч врежется в неготового к этому человека, например зрителя, то зритель может упасть, то есть приобретет некоторую небольшую скорость, но точно не полетит как мячик.
А все потому, что масса зрителя намного больше массы мяча. Но при этом сохранится неизменным общий импульс этих двух тел.
Закон сохранения импульса: формула
В этом и заключается закон сохранения импульса: при взаимодействии двух тел их общий импульс остается неизменным. Закон сохранения импульса действует только в замкнутой системе, то есть в такой системе, в которой нет воздействия внешних сил или их суммарное действие равно нулю.
В реальности практически всегда на систему тел оказывается стороннее воздействие, но общий импульс, как и энергия, не пропадает в никуда и не возникает из ниоткуда, он распределяется между всеми участниками взаимодействия.
Закон сохранения импульса для двух тел в виде формулы будет выглядеть следующим образом:
(p_1′ ) +(p_2′ ) = (p_1 ) + (p_2 ),
где левая часть уравнения это сумма импульсов тел после взаимодействия, а правая часть после взаимодействия. Уравнение говорит нам, что общий импульс (сумма импульсов) остается неизменнным.
Реактивное движение — это все же движение. А мы знаем, что чтобы происходило движение, необходимо воздействие некоторой силы. Тело либо само должно оттолкнуться от чего-нибудь, либо стороннее тело должно толкнуть данное. Это хорошо известно и понятно нам из жизненного опыта.
От чего оттолкнуться в космосе?
У поверхности Земли можно оттолкнуться от поверхности либо от находящихся на ней предметов. Для передвижения по поверхности используют ноги, колеса, гусеницы и так далее. В воде и воздухе можно отталкиваться от самих воды и воздуха, имеющих определенную плотность, и потому позволяющих взаимодействовать с ними. Природа для этого приспособила плавники и крылья.
Человек создал двигатели на основе пропеллеров, которые во много раз увеличивают площадь контакта со средой за счет вращения и позволяют отталкиваться от воды и воздуха. А как быть в случае безвоздушного пространства? От чего отталкиваться в космосе? Там нет воздуха, там ничего нет. Как осуществлять полеты в космосе? Вот тут-то и приходит на помощь закон сохранения импульса и принцип реактивного движения. Разберем подробнее.
Импульс и принцип реактивного движения
Импульс это произведение массы тела на его скорость. Когда тело неподвижно, его скорость равна нулю. Однако тело обладает некоторой массой. При отсутствии сторонних воздействий, если часть массы отделится от тела с некоторой скоростью, то по закону сохранения импульса, остальная часть тела тоже должна приобрести некоторую скорость, чтобы суммарный импульс остался по-прежнему равным нулю.
Причем скорость оставшейся основной части тела будет зависеть от того, с какой скоростью отделится меньшая часть. Чем эта скорость будет выше, тем выше будет и скорость основного тела. Это понятно, если вспомнить поведение тел на льду или в воде.
Если два человека будут находиться рядом, а потом один из них толкнет другого, то он не только придаст тому ускорение, но и сам отлетит назад. И чем сильнее он толкнет кого-либо, тем с большей скоростью отлетит сам.
Наверняка, вам приходилось бывать в подобной ситуации, и вы можете представить себе, как это происходит. Так вот, именно на этом и основано реактивное движение.
Ракеты, в которых реализован этот принцип, выбрасывают некоторую часть своей массы на большой скорости, вследствие чего сами приобретают некоторое ускорение в противоположном направлении.
Потоки раскаленных газов, возникающие в результате сгорания топлива, выбрасываются через узкие сопла для придания им максимально большой скорости. При этом, на величину массы этих газов уменьшается масса ракеты, и она приобретает некую скорость. Таким образом реализован принцип реактивного движения в физике.
Принцип полета ракеты
В ракетах применяют многоступенчатую систему. Во время полета нижняя ступень, израсходовав весь свой запас топлива, отделяется от ракеты, чтобы уменьшить ее общую массу и облегчить полет.
Количество ступеней уменьшается, пока не остается рабочая часть в виде спутника или иного космического аппарата. Топливо рассчитывают таким образом, чтобы его хватило как раз для выхода на орбиту.
При посадках на космические тела рассчитывают количество топлива для посадки и на обратный путь, если он запланирован.
404 Cтраница не найдена
Размер:
AAA
Изображения
Вкл.
Выкл.
Обычная версия сайта
К сожалению запрашиваемая страница не найдена.
Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже
Университет
История университета
Анонсы
Объявления
Медиа
Представителям СМИ
Газета «Технолог»
О нас пишут
Ректорат
Структура
Филиал
Политехнический колледж
Медицинский институт
Лечебный факультет
Педиатрический факультет
Фармацевтический факультет
Стоматологический факультет
Факультет послевузовского профессионального образования
Факультеты
Кафедры
Ученый совет
Дополнительное профессиональное образование
Бережливый вуз – МГТУ
Новости
Объявления
Лист проблем
Лист предложений (Кайдзен)
Реализуемые проекты
Архив проектов
Фабрика процессов
Рабочая группа «Бережливый вуз-МГТУ»
Вакансии
Профсоюз
Противодействие терроризму и экстремизму
Противодействие коррупции
WorldSkills в МГТУ
Научная библиотека МГТУ
Реквизиты и контакты
Документы, регламентирующие образовательную деятельность
Абитуриентам
Подача документов онлайн
Абитуриенту 2022
Экран приёма 2022
Иностранным абитуриентам
Международная деятельность
Общие сведения
Кафедры
Новости
Центр Международного образования
Академическая мобильность и международное сотрудничество
Академическая мобильность и фонды
Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов
Как стать участником программ академической мобильности
Дни открытых дверей в МГТУ
Подготовительные курсы
Подготовительное отделение
Курсы для выпускников СПО
Курсы подготовки к сдаче ОГЭ и ЕГЭ
Онлайн-курсы для подготовки к экзаменам
Подготовка школьников к участию в олимпиадах
Малая технологическая академия
Профильный класс
Индивидуальный проект
Кружковое движение юных технологов
Олимпиады, конкурсы, фестивали
Архив
Веб-консультации для абитуриентов
Олимпиады для школьников
Отборочный этап
Заключительный этап
Итоги олимпиад
Профориентационная работа
Стоимость обучения
Студентам
Студенческая жизнь
Стипендии
Организация НИРС в МГТУ
Студенческое научное общество
Студенческие научные мероприятия
Конкурсы
Команда Enactus МГТУ
Академическая мобильность и международное сотрудничество
Образовательные программы
Подготовка кадров высшей квалификации
Аспирантура
Ординатура
Расписание занятий
Расписание звонков
Онлайн-сервисы
Социальная поддержка студентов
Общежития
Трудоустройство обучающихся и выпускников
Информация о Центре
Цели и задачи центра
Контактная информация
Положение о центре
Договоры о сотрудничестве с организациями, предприятиями
Партнеры
Работодателям
Размещение вакансий
Ярмарки Вакансий
Студентам и выпускникам
Вакансии
Стажировки
Карьерные мероприятия
Карьерные сайты
Сегодня Современный Государственный Университет — это один из самых крупных многопрофильных вузов Поволжья, обеспечивающий формирование интеллектуального потенциала и способствующий социально-экономическому развитию региона.
HeadHunter
Работа в России
Факультетус
Карьерные возможности для лиц с инвалидностью и ОВЗ
Трудоустройство иностранных студентов
Обеспеченность ПО
Инклюзивное образование
Условия обучения лиц с ограниченными возможностями
Доступная среда
Ассоциация выпускников МГТУ
Перевод из другого вуза
Вакантные места для перевода
Наука и инновации
Научная инфраструктура
Проректор по научной работе и инновационному развитию
Научно-технический совет
Управление научной деятельностью
Управление аспирантуры и докторантуры
Точка кипения МГТУ
О Точке кипения МГТУ
Руководитель и сотрудники
Документы
Контакты
Центр коллективного пользования
Центр народной дипломатии и межкультурных коммуникаций
Студенческое научное общество
Новости
Научные издания
Научный журнал «Новые технологии»
Научный журнал «Вестник МГТУ»
Научный журнал «Актуальные вопросы науки и образования»
Публикационная активность
Конкурсы, гранты
Научные направления и результаты научно-исследовательской деятельности
Основные научные направления университета
Отчет о научно-исследовательской деятельности в университете
Результативность научных исследований и разработок МГТУ
Финансируемые научно-исследовательские работы
Объекты интеллектуальной собственности МГТУ
Результативность научной деятельности организаций, подведомственных Минобрнауки России (Анкеты по референтным группам)
Студенческое научное общество
Инновационная инфраструктура
Федеральная инновационная площадка
Проблемные научно-исследовательские лаборатории
Научно-исследовательская лаборатория «Совершенствование системы управления региональной экономикой»
Научно-исследовательская лаборатория проблем развития региональной экономики
Научно-исследовательская лаборатория организации и технологии защиты информации
Научно-исследовательская лаборатория функциональной диагностики (НИЛФД) лечебного факультета медицинского института ФГБОУ ВПО «МГТУ»
Научно-исследовательская лаборатория «Инновационных проектов и нанотехнологий»
Научно-техническая и опытно-экспериментальная база
Центр коллективного пользования
Конференции
Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы науки и образования»
VI Международная научно-практическая онлайн-конференция
Международная деятельность
Иностранным студентам
Международные партнеры
Академические обмены, иностранные преподаватели
Академическая мобильность и фонды
Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов
Как стать участником программ академической мобильности
Объявления
Факультет международного образования
Сведения об образовательной организации
Равноускоренное движение — презентация онлайн
1.
Равноускоренное движениеПри движении тел их скорости обычно меняются либо по модулю, либо по направлению, либо одновременно и по модулю, и по направлению. Нам хорошо известны следующие формулы х = х0 + sx х = х0 + v x t y = y0 + sy y = y0 + vy t Данные формулы могут принимать разный вид в зависимости от того, как движется тело. Сегодня мы узнаем, как будут выглядеть ЭТИ формулы для простейшего вида неравномерного прямолинейного движения Для этого достаточно научиться определять скорость тела в любой момент времени или его перемещение v vx Х 0 Скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории называется мгновенной скоростью. Она всегда направлена по касательной к траектории в данной точке. Рассмотрим неравномерное движение тела по произвольной траектории. Попытаемся определить скорость тела , например, в точке А: s4 А s3 s2 3. Для еще более маленького участка: vср3 = s3 t3 4. В результате можно достичь настолько малого промежутка времени, что скорость за него практически не успеет измениться, а траектория стянется в точку, и движение станет как бы равномерным. s4 s1 v = ср4 1.Выделим небольшой участок траектории, t4 включающий точку А. Для него значение Именно для такого случая средняя скорость средней скорости равно: становится мгновенной скоростью в точке А vср1 = s1 t1 s v = t формула мгновенной скорости 2. Выделим участок поменьше, включающий точку А: Теперь, говоря о скорости неравномерного движения, мы будем иметь ввиду s2 vср2 = t2 мгновенную скорость Наша задача сводится к умению определять мгновенную скорость тела в любой момент времени Для простоты рассмотрим такое неравномерное движение, при котором скорость тела изменяется одинаково за любые равные промежутки времени. Движение тела, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называется равноускоренным движением Прямолинейное движение равномерное ? равноускоренное ? Определение координаты тела в любой момент времени Вводили величину, характеризующую быстроту изменения координаты СКОРОСТЬ х — х0 t ! Определение скорости тела в любой момент времени Нужна величина, характеризующая быстроту изменения скорости УСКОРЕНИЕ v – v0 t Ускорением тела при его равноускоренном движении называется векторная величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. а– ускорение v – v0 а= t Единица ускорения в СИ: 1[ a ] = 1 м/с2 Итак, ускорение характеризует быстроту изменения скорости : чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость ( увеличивается или уменьшается ) ? а = 1 м/с2 а = 2,5 м/с2 Каков смысл данных значений ускорений тел : Это значит, что скорость тела за каждую секунду изменяется на 1 м/с Это значит, что скорость тела за каждую секунду изменяется на 2,5 м/с Работаем с проекциями величин Связь знаков проекций скорости vx и ускорения с характером движения тела а v1 0 а х х v3x < 0, ax > 0 v2 0 v3 0 v1x > 0, аx > 0 а аx v0 х v2x < 0, аx <0 0 если векторы а и v сонаправлены, то 0 скорость увеличивается v4 а 0 х v0 а а=0 х скорость постоянна если а = 0 или векторы перпендикулярны х v4x > 0, ax < 0 если векторы а и v противоположно направлены скорость уменьшается Если известна начальная скорость и ускорение, можно определить скорость тела в любой момент времени vx — v0x аx= t vx — v0 x = ax t vx = v0 x + axt Полученная формула может видоизменяться в зависимости от знаков проекций ускорения и начальной скорости а 1 а v v а 2 4 а v 3 v v = v0 + at v = — v0 — at v = v0 — at v = — v0 + at т. к. v1x > 0, аx > 0 т.к. v2x < 0, аx <0 т.к. v4x > 0, ax < 0 т.к. v3x < 0, ax > 0 В случае, если v0 = 0 , формула примет вид v = — at если ax < 0 v = at если ax > 0 х Графическое представление движения а, м/с2 Графики ускорения и проекции ускорения 4 4 а1 3 аx, м/с2 а1x>0 3 2 t,с 1 2 0 а2 1 1 2 3 4 5 6 7 -1 t,с 0 1 2 3 4 5 6 7 -2 а2x< 0 -3 8 Позволяют определить, скорость какого из тел изменяется быстрее, но увеличивается она или уменьшается определить не позволяют Позволяют определить, скорость какого из тел изменяется быстрее, но, кроме того, если известен знак проекции скорости, можно определить увеличивается она или уменьшается График зависимости проекции скорости от времени vx = v0x + aхt Если сравнить зависимость координаты от времени при равномерном движении и зависимость проекции скорости от времени при равноускоренном движении, можно увидеть, что эти зависимости одинаковы: х= х0 + vx t vx = v0x + aхt Это значит, что и графики зависимостей имеют одинаковый вид. Первое, с чего нужно начинать работу с графиком – посмотреть на вертикальную ось! х, м v , м/с х 3 1 t,с 1 2 3 4 5 3 х= х0 + vx t ? vx = v 0 x + aх t 6 2 1 t,с 1 2 3 4 5 6 2 vx = v 0 x + aх t Учимся «читать» графики vх , м/с 1 тело 2 тело 25 3 20 15 10 1 Тело движется с начальной скоростью 25 10 м/с м/с вв положительном отрицательном направлении направлении оси оси Ох Ох ( т.к. т.к. vv0х 0) равнозамедленно равнозамедленно 0х < > 0) (т.к. ах vх ) t, с Через 4 с 5скорость тела стала равной Через с тело остановилоcь нулю и иравноускоренно оно равноускоренно продолжило продолжило движение движениеввотрицательном положительномнаправлении направлении Зависимость vх(t) имеет вид Зависимость vх(t) имеет вид 5 0 1 2 3 4 5 6 -5 -10 2 0 м/с t =t 5=с4 с v0х = 25 — 10м/с м/с vхv= х = 0 м/с vх – v0 х 00м/с м/с––25 (-10 м/см/с) == = а1х = 1х t 54 с = -2,5 5 м/с м/с22 vx = 25 — 5t vx = -10 + 2,5t Такие графики «хранят» еще некоторую информацию. Так что, продолжим. Перемещение при равноускоренном движении vх , м/с v x = v0x + aх t В aх t А v0х aх t t, с о t С Если тело движется из состояния покоя, график проходит через начало координат, фигура под графиком – треугольник , формула принимает вид Нам хорошо известно, что площадь фигуры под графиком скорости численно равна пути, а под графиком проекции скорости — равна проекции перемещения. Поэтому, нам достаточно выразить площадь трапеции ОАВС S x= vх + v0 х 2 t = a х t2 S x = v0 x t + 2 2v0 x + aх t 2 t a х t2 S x= 2 Тогда формула координаты имеет вид: a х t2 x = x 0 + v0 x t + 2 a х t2 x = x0 + 2 Некоторые важные зависимости между величинами a t2 S = 2 Из данной формулы следует, что для равноускоренного движения без начальной скорости путь, пройденный телом, пропорционален квадрату времени. Значит, пути, пройденные телом за одну, две, три, четыре… секунды будут относиться как квадраты последовательных натуральных чисел S1 : S2 : S3 : S4 … = 1 : 22 : 32 : 42 … a х t2 S x = v0 x t + 2 Для любого равноускоренного движения, пути, пройденные телом за любые равные промежутки времени, будут относиться как последовательный ряд нечетных чисел S1-ю : S2-ю : S3-ю : S4-ю …= 1 : 3 : 5 : 7 … S = v 2 — v0 2 2а Формула перемещения без учета времени Вспомним изученное • Как называется движение, при котором скорость изменяется ? • Скорость тела в данный момент времени или в данной точке vх , м/с траектории называется • Что можно сказать о направлении мгновенной скорости ? • Движение, при котором скорость тела за равные промежутки В С времени изменяется одинаково называется 0 t, с • Дайте определение ускоренияД тела. Единицы ускорения в СИ. 1 2 3 4 5 6 • Опишите характер движения тела, если известно, что v x < 0, ax > 0 v x > 0, аx > 0 • Опишите характер движения тела, пользуясь зависимостью vx = — 20 — 2t • На каком участке перемещение тела наибольшее? • Чему равен путь, пройденный любым телом за первую секунду равноускоренного движения из состояния покоя? Домашнее задание • §§ 11, 13, 14 • Упр. 3, №№ 2, 3 • График №3 ( в тетради) Спасибо за работу !!!
Прямолинейное равноускоренное движение | Физика
1. Определение прямолинейного равноускоренного движения
Поставим опыт Изучим, как скатывается шарик с наклонной плоскости. На рисунке 5.1 показаны последовательные положения шарика через равные промежутки времени.
Видно, что шарик движется неравномерно: пути, проходимые им за последовательные равные промежутки времени, увеличиваются. Следовательно, скорость шарика увеличивается.
Движение шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, является примером прямолинейного равноускоренного движения. Такое движение вы уже изучали в курсе физики основной школы. Напомним его определение.
Прямолинейным равноускоренным движением называют прямолинейное движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину.
Прямолинейно равноускоренно может двигаться, например, автомобиль во время разгона (рис. 5.2, а). Однако непривычным может показаться то, что при торможении (рис. 5.2, б) автомобиль тоже может двигаться прямолинейно равноускоренно! Ведь в определении прямолинейного равноускоренного движения речь идет не об увеличении скорости, а только об ее изменении.
Дело в том, что понятие ускорения в физике шире, чем в разговорном языке. В обыденной речи под ускорением понимают обычно только увеличение скорости. Мы же будем говорить, что тело движется с ускорением всегда, когда скорость тела изменяется со временем любым образом (увеличивается или уменьшается по модулю, изменяется по направлению и т. п.).
Может возникнуть вопрос: почему мы уделяем внимание именно прямолинейному равноускоренному движению? Забегая немного вперед, выдадим «секрет»: именно с таким движением мы будем очень часто иметь дело при изучении механики.
Напомним (об этом уже говорилось в курсе физики основной школы), что под действием постоянной силы тело движется прямолинейно равноускоренно. (Если начальная скорость тела равна нулю или направлена вдоль линии действия силы.) А во многих задачах по механике рассматривается именно такая ситуация. Ниже мы рассмотрим подробно ее различные варианты.
2. Ускорение
В определении прямолинейного равноускоренного движения речь идет об изменении скорости. Как определяют изменение скорости?
Обозначим 0 скорость тела в начальный момент времени, а – скорость тела через промежуток времени t. Тогда изменение скорости за этот промежуток времени
Эту формулу можно переписать также в виде
На рисунке 5.3 показано, как найти вектор изменения скорости Δ в случае прямолинейного неравномерного движения.
? 1. Какому из рисунков 5.3 (а или б) соответствует увеличение скорости, а какому – уменьшение?
Введем теперь понятие ускорения.
Ускорением называют отношение изменения скорости Δ к промежутку времени Δt, за который произошло это изменение:
(Здесь в общем случае надо говорить о мгновенном ускорении, которое определяется с помощью достаточно малых промежутков времени – подобно тому, как мы определяли выше мгновенную скорость. При прямолинейном равноускоренном движении мгновенное ускорение постоянно.)
Как следует из этого определения, ускорение – векторная величина. Она характеризует скорость изменения скорости. Единицей ускорения в СИ является 1 м/с2 (читают: «метр в секунду за секунду» или «метр делить на секунду в квадрате»). Если тело движется с таким по модулю ускорением в одном направлении, то его скорость каждую секунду увеличивается (или уменьшается!) на 1 м/с.
Когда тело падает, оно движется с ускорением, равным примерно 10 м/с2 (если можно пренебречь сопротивлением воздуха).
Рассмотрим теперь, при каком условии скорость тела увеличивается, а при каком – уменьшается. Из определения (3) следует, что
На рисунке 5.4 мы заменили (по сравнению с рисунком 5.3) Δ на равное ему выражение Δt.
Мы видим теперь, что скорость тела увеличивается, если ускорение направлено так же, как начальная скорость (рис. 5.4, а). Если же ускорение направлено противоположно скорости (рис. 5.4, б), то скорость тела уменьшается.
? 2. На каком из рисунков 5.2 (а или б) ускорение автомобиля направлено влево?
Выберем начальный момент времени t0 = 0, тогда Δt = t – t0 = t – 0 = t. Поскольку Δ = – 0, из формулы (4) получаем
Направим ось x вдоль траектории движения тела. Тогда
vx = v0x + axt. (6)
Здесь vx – проекция скорости в момент времени t, v0x – проекция начальной скорости, ax – проекция ускорения.
В формуле (6) проекция начальной скорости v0x и проекция ускорения ax могут быть положительными и отрицательными. В зависимости от соотношения знаков v0x и ax модуль скорости тела будет увеличиваться или уменьшаться со временем.
Рассмотрим примеры.
? 3. Четыре автомобиля движутся вдоль оси x. В течение некоторого времени зависимость vx(t) выражается для них (в единицах СИ) формулами: 1) vx = 8 + 2t; 2) vx = 20 – 4t; 3) vx = –10 + t; 4) vx = –15 – 3t. а) Чему равны проекции начальной скорости и ускорения каждого автомобиля? б) Какие автомобили разгоняются, а какие – тормозят? в) Скорость какого автомобиля наибольшая по модулю в момент времени t = 2 с? наименьшая?
Выполнив это задание, вы заметите, что скорость тела увеличивается по модулю, если проекция начальной скорости и проекция ускорения имеют одинаковые знаки (обе положительные или обе отрицательные).
Если же проекции начальной скорости и ускорения имеют разные знаки, то скорость тела сначала уменьшается по модулю. В некоторый момент скорость тела станет равной нулю, после чего (если ускорение останется прежним) направление скорости изменится на противоположное и модуль скорости тела начнет увеличиваться. Далее мы рассмотрим это на примере тела, брошенного вертикально вверх.
3. График зависимости скорости от времени
Из формулы (6) следует, что при прямолинейном равноускоренном движении проекция скорости vx линейно зависит от времени t. Поэтому график зависимости vx(t) – отрезок прямой.
На рисунке 5.5 изображены графики зависимости проекции скорости от времени для синего и красного автомобилей, движущихся вдоль оси x. а) Какой из автомобилей тормозит? Чему равен модуль его ускорения? б) У какого автомобиля модуль ускорения меньше? Чему он равен? в) Запишите зависимость vx(t) для каждого автомобиля. г) Используя эту запись, найдите момент времени, когда скорости автомобилей станут равными. Проверьте полученный ответ по приведенным графикам.
? 5. На рисунке 5.6 изображены графики зависимости проекции скорости от времени для тел, движущихся вдоль оси x.
а) Какие графики описывают движение тела, скорость которого все время увеличивается по модулю? б) На каких графиках v0x и ax имеют разные знаки? в) Какие графики описывают случаи, когда направление скорости тела изменяется на противоположное? г) Начертите для всех изображенных случаев графики зависимости модуля скорости от времени.
? 6. Зависимость проекции скорости от времени для первого тела выражается в единицах СИ формулой v12 = 6 – Зt, а для второго – формулой v2x = 2 + t. а) Изобразите графики vx(t) для каждого тела. б) В какой момент скорости тел равны (по модулю и по направлению)? в) В какие моменты скорости тел равны по модулю?
Дополнительные вопросы и задания
7. От платформы отправляется поезд на восток. В это же время у соседней платформы тормозит поезд, идущий на запад. Сделайте схематический рисунок, на котором покажите направления скорости и ускорения каждого поезда.
8. Как направлено ускорение лифта, когда он: а) начинает двигаться с первого этажа? б) тормозит на верхнем этаже? в) тормозит на третьем этаже, двигаясь вниз? г) начинает движение на третьем этаже, двигаясь вверх? Движение лифта при разгоне и торможении считайте равноускоренным.
9. Автомобиль трогается с места в направлении на север и набирает скорость 72 км/ч за 40 с. Движение автомобиля считайте прямолинейным равноускоренным. а) Как направлено ускорение автомобиля? б) Чему равно ускорение автомобиля по модулю? в) Начертите график зависимости проекции скорости автомобиля от времени. г) Какой была скорость автомобиля через 10 с после начала движения?
ФИЗИКОН Ax, эта физика, физика, физика
На моем столе четыре диска. На них три программы: «Физика в картинках», «Открытая физика» (разросшаяся до двух частей — переработанная и дополненная «Физика в картинках») и «Репетитор». Мысленно я уже разбил диски на две группы: в первой — «Физика в картинках» и «Открытая физика», во второй — «Репетитор», не имеющий пока продолжения.
«Физика в картинках« Весь материал на диске разбит на небольшие темы, которые образуют шесть разделов. Пять из них по разделам курса: «Механика», «Тепловая физика», «Электромагнетизм», «Оптика» и «Квантовая физика». Шестой — описания классических физических экспериментов, представленные в виде мультфильмов. До современных видеофильмов эти мультфильмы, пожалуй, не дотягивают, но в качестве иллюстрации вполне приемлемы, по крайней мере, с картинками в учебнике их просто не сравнить.
По каждой теме имеется возможность провести физический опыт, основанный на вполне реальном физическом процессе, например беге человека, отражении луча света, колебании струны или полете ракеты. Во время опыта на экране изображаются в виде графиков параметры процесса: ускорение тела, угол его поворота, температура и др. Ваше участие в происходящем заключается в том, что сначала вы должны задать условия проведения опыта, а затем наблюдать за течением процесса и изменениями его параметров. Демонстрация опыта сопровождается теоретическим материалом в текстовой форме с основными определениями и формулами. Он написан неплохо, однако иногда в, казалось бы, знакомой теме вы обнаруживаете понятия из курса старших классов или, наоборот, не можете найти привычных определений. К счастью, такие случаи редки.
В одном из разделов программы приведены вопросы. Вы можете проверить себя, отвечая на них самостоятельно, или заглянуть в ответы.
Выполнена «Физика в картинках» достаточно красиво, в основу ее положена интересная идея, ее интерфейс логичен и оригинален. Могу сказать: она мне понравилась хотя бы потому, что запускается в среде DOS, не требуя Windows.
«Открытая физика« «Открытая физика» — расширенный мультимедийный вариант «Физики в картинках». Здесь можно услышать теорию, посмотреть видеофрагменты (некоторые из них действительно стоит посмотреть). По сравнению с предыдущей версией увеличилось количество тем, появились новые опыты, а некоторые из ранее присутствовавших в «Физике в картинках» выполнены более качественно. В каждой теме для самоконтроля есть несложная задача.
Можно также установить украинский интерфейс.
В целом это все та же «Физика в картинках», только доработанная. Текст теории даже по сравнению со школьным учебником написан достаточно сухо, а с научно-популярными изданиями его и вовсе сравнивать не стоит. А если пользователю хочется провести какой-нибудь опыт, то, конечно, гораздо интереснее уйти от вражеского истребителя с помощью фигуры высшего пилотажа.
Впрочем, «Открытая физика» потому, наверное, и «открытая», что предусматривает участие учителя или использование какого-нибудь другого справочного пособия.
Достоинство этих программ заключается хотя бы уже в том, что, просмотрев их даже из простого любопытства, вы как бы повторите то, что учили ранее, а возможно и лучше поймете. Конечно же, этот материал поможет вам подготовиться к зачетам или экзамена особенно если дополнить его учебниками и конспектами лекций. А вот начинать учить физику с помощью этих программ, скорее всего, не стоит.
«Репетитор« Сразу же после запуска «Репетитора» вы поймете, как он отличается от рассмотренных ранее программ. Вместе с воображаемой видеокамерой вы как бы облетаете со всех сторон виртуальный замок, а затем влетаете в ворота. Красиво. Каждая башня замка соответствует одному из разделов курса физики. Затем экран чернеет и перед вами предстает раскрытая книга, по-видимому учебник. На правой странице — знакомый по заставке замок, изображение которого сменяется графиками и мультфильмами, а на левой — оглавление и собственно текст. Справа от книги располагается вертикальный ряд значков: оглавление, формулы, таблицы, исторические сведения, временный выход, выход.
Представленный материал разбит на пять основных разделов, а они в свою очередь делятся на темы. В каждой теме есть теоретическая часть — несколько страниц текста с отдельными словами, выделенными синим цветом. Щелкнув на них, можно вызвать график, параметры которого в определенных случаях можно менять, короткий мультфильм или перейти в другую тему программы. Есть в программе и озвученные видеофрагменты, сопровождаемые озвученным текстом, однако для получения доступа к какому-либо из них нужно войти в тему, с которой он связан. Текст теории не озвучен. Если вы интересуетесь жизнью великих ученых или вам просто нужно сделать доклад о ком-нибудь из них, то к вашим услугам библиотека, содержащая подобные сведения.
В отдельные пункты меню вынесены основные формулы и большое количество табличных данных. Итак, перед вами неплохо продуманная программа, включающая в себя обширный материал. Однако по мере работы с ней выявляются ее недостатки.
Во-первых, низкое качество видеофрагментов. Поклонникам Doom оно напомнит их любимую игру: те же разномастные переливающиеся квадратики. Уровень видео «Репетитора» выше, чем у Doom, но сходство улавливается легко.
Во-вторых, мелкий, трудный для чтения текст, что особенно неприятно, так как текста много и вряд ли при работе с такой программой зрение пользователя будет улучшаться.
В-третьих, практически полное отсутствие задач и вопросов.
Таким образом, все, что отличат данную программу от книги в лучшую сторону, — это подвижные и озвученные иллюстрации к некоторым физическим явлениям и наличие ссылок, по которым можно перемещаться с помощью одного щелчка мыши. В остальном «Репетитор» — самый обычный справочник, даже по внешнему виду. Только читается тяжело.
Физика в картинках
В программе приведен ряд физических опытов, которые вы сможете осуществить на своем компьютере. В процессе эксперимента параметры можно изменять, что помогает лучше уяснить его смысл. Программа охватывает основные темы школьного курса физики. Существует версия на дискетах. Системные требования: 286ХТ/АТ, 640-Кбайт ОЗУ. 2Х-дисковод CD-ROM (для версии на дискетах не требуется). Программа работает в среде DOS. Цена: 18 долл.
«Физикон», тел. в Москве: (095) 408-77-72 Открытая физика
Усовершенствованная версия «Физики в картинках». Больше дикторского текста и видеофрагментов. Интерфейс этой версии интересией, изображения опытов лучше проработаны, да и самих опытов стало больше. Системные требования: 386SX, 4-Мбайт ОЗУ, 5 Мбайт свободного пространства на жестком диске, 2Х-дисковод CD-ROM, SVGA видеоадаптер (800Х600 точек при отображении 32 768 цветов), звуковая плата, мышь. Программа работает в среде Windows З.х, Windows 95 или Windows NT. Цена: 22 долл.
«Физикон», тел. в Москве: (095) 408-77-72 Репетитор
Справочник по всем разделам школьного курса физики. Теоретический материал дополнен видеофрагментами и компьютерными мультфильмами. Задач практически нет. Текст мелкий, трудночитаемый. Системные требования: 48бDX-2-66, 8-Мбайт ОЗУ, 2Х-дисковод CD-ROM, SVGA-видеоадаптер с установленной памятью 1 Мбайт, звуковая плата, мышь. Программа работает в среде Windows 95. Цена: 36 долл.
«1С», тел. в Москве: (095) 737-92-57
Павел Киселев ОБ АВТОРЕ Павел Киселев — ученик 10-го класса, эксперт Детской тестовой лаборатории журнала «Мир ПК». Детская тестовая лаборатория журнала «Мир ПК» благодарит фирму «Вист» за техническую поддержку.
Веб-сайт кабинета физики
Задание VP5: Компоненты вектора
Цели:
Студент должен уметь определять векторные компоненты и описывать их значение и важность.
Студент должен уметь использовать графические и тригонометрические методы для определения компонентов заданного вектора.
Чтение:
Учебный класс физики, Векторы и движение в двух измерениях Модуль, Урок 1, Часть d
Учебный класс физики, раздел «Векторы и движение в двух измерениях», урок 1, часть e
Компоненты вектора лучше всего определить как . .. .
Определение Компонент вектора
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Что такое компонент вектора?
Компоненты вектора важны в физике, потому что они описывают … .
Определение Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Вектор, направленный на северо-запад, имеет компоненты, направленные на север и запад. Северная составляющая — это проекция вектора на ось север-юг. Западная составляющая является проекцией вектора на ось восток-запад. Если самолет летит на северо-запад со скоростью, скажем, 200 км/ч под углом 120 градусов, то самолет имеет северную и западную составляющие скорости. Северная составляющая скорости описывает влияние скорости самолета в северном направлении. Западная составляющая скорости описывает влияние скорости самолета в западном направлении. В физике компоненты просто описывают действие вектора в заданном направлении.
Каково значение векторной компоненты?
Что такое компонент вектора?
Вектор А разлагается на две составляющие — А x и A y . Если два компонента сложить вместе по принципу «голова к хвосту», то в результате получится… .
Определение Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Компоненты вектора часто представляются на диаграмме путем построения прямоугольного треугольника вокруг вектора таким образом, что вектор является гипотенузой прямоугольного треугольника. Компоненты являются катетами прямоугольного треугольника. (Вероятно, вы уже видели такие диаграммы и попытаетесь сделать набросок сейчас.) Если вектор является северо-западным вектором, то его компоненты простираются на запад и север. Когда эти два компонента складываются вместе как векторы с использованием метода «голова к хвосту», тогда результатом будет гипотенуза прямоугольного треугольника — та же самая гипотенуза, из которой были найдены компоненты. Таким образом, разрешение вектора по перпендикулярным осям создает компоненты. И добавление двух компонентов дает результирующий исходный вектор.
Что такое компонент вектора?
Каково значение векторной компоненты?
Рассмотрим вектор ниже. Его x- и y-компоненты лучше всего представлены … .
Нажмите кнопку ниже, чтобы воспроизвести аудиофайл в отдельном окне.
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы. Пожалуйста, скачайте и посмотрите здесь.
Определение Компонент вектора
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Математически компонент — это просто проекция вектора на ось. Чтобы определить компоненты с помощью диаграммы, сначала нарисуйте вектор. Затем нарисуйте оси координат x-y в конце вектора. От стрелки вектора нарисуйте контрольные линии поперек каждой из осей координат так, чтобы линии пересекались с осями перпендикулярно к ней. Компонент x растягивается вдоль оси x от конца вектора до места, где опорная линия пересекается с осью x. Y-компонента простирается вдоль оси y от хвоста вектора до места, где опорная линия пересекается с осью y.
Как можно определить направление x- и y-компонент данного вектора?
Что такое компонент вектора?
Рассмотрим вектор ниже. Его x- и y-компоненты лучше всего представлены … .
Нажмите кнопку ниже, чтобы воспроизвести аудиофайл в отдельном окне.
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы. Пожалуйста, скачайте и посмотрите здесь.
Определение Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Математически компонент — это просто проекция вектора на ось. Чтобы определить компоненты с помощью диаграммы, сначала нарисуйте вектор. Затем нарисуйте оси координат x-y в конце вектора. От стрелки вектора нарисуйте контрольные линии через каждую из осей координат так, чтобы линии пересекались с осями перпендикулярно к ней. Компонент x растягивается вдоль оси x от конца вектора до места, где опорная линия пересекается с осью x. Y-компонента простирается вдоль оси y от хвоста вектора до места, где опорная линия пересекается с осью y.
Как можно определить направление x- и y-компонент данного вектора?
Что такое компонент вектора?
Рассмотрим вектор ниже. Его x- и y-компоненты лучше всего представлены … .
Нажмите кнопку ниже, чтобы воспроизвести аудиофайл в отдельном окне.
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы. Пожалуйста, скачайте и посмотрите здесь.
Определение Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Математически компонент — это просто проекция вектора на ось. Чтобы определить компоненты с помощью диаграммы, сначала нарисуйте вектор. Затем нарисуйте оси координат x-y в конце вектора. От стрелки вектора нарисуйте контрольные линии через каждую из осей координат так, чтобы линии пересекались с осями перпендикулярно к ней. Компонент x растягивается вдоль оси x от конца вектора до места, где опорная линия пересекается с осью x. Y-компонента простирается вдоль оси y от хвоста вектора до места, где опорная линия пересекается с осью y.
Как можно определить направление x- и y-компонент данного вектора?
Что такое компонент вектора?
Рассмотрим вектор ниже. Его x- и y-компоненты лучше всего представлены … .
Нажмите кнопку ниже, чтобы воспроизвести аудиофайл в отдельном окне.
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы. Пожалуйста, скачайте и посмотрите здесь.
Определение Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Математически компонент — это просто проекция вектора на ось. Чтобы определить компоненты с помощью диаграммы, сначала нарисуйте вектор. Затем нарисуйте оси координат x-y в конце вектора. От стрелки вектора нарисуйте контрольные линии через каждую из осей координат так, чтобы линии пересекались с осями перпендикулярно к ней. Компонент x растягивается вдоль оси x от конца вектора до места, где опорная линия пересекается с осью x. Y-компонента простирается вдоль оси y от хвоста вектора до места, где опорная линия пересекается с осью y.
Как можно определить направление x- и y-компонент данного вектора?
Что такое компонент вектора?
Рассмотрим вектор, показанный ниже. Величина и направление вектора известны. Для тригонометрического определения x-компоненты будет использоваться функция ____; а для тригонометрического определения компонента y будет использоваться функция ____.
Определение Векторный компонент
А 9Компонент вектора 0045 — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Компоненты вектора часто представляются на диаграмме путем построения прямоугольного треугольника вокруг вектора таким образом, что вектор является гипотенузой прямоугольного треугольника. Компоненты являются катетами прямоугольного треугольника. (Вероятно, вы видели такие диаграммы и теперь можете попытаться нарисовать одну из них.) Если вектор является северо-восточным вектором, то его компоненты простираются на восток и север. Восточная и северная составляющие — это просто восточная и северная стороны треугольника, который был создан из северо-восточного вектора.
Тригонометрические функции можно использовать для определения точной величины катетов этих треугольников. Если угол — это угол между восточной осью и вектором, то катет, примыкающий к углу, является x-компонентой, а катет, противоположный углу, является y-компонентой. Таким образом, функция косинуса используется для вычисления x-компоненты, а функция синуса используется для вычисления y-компоненты.
СОХ КАХ ТОА
Тригонометрические функции синуса, косинуса и тангенса можно использовать для выражения отношения между углом прямоугольного треугольника и длинами прилежащей стороны, противолежащей стороны и гипотенузы. Смысл трех функций:
s ine = (длина o противоположной стороны / длина h ypotenuse)
c осин = (длина a смежной стороны / длина h ypotenuse)
t angent = (длина o противоположной стороны / длина и смежной стороны)
Как можно использовать тригонометрические функции для определения величины x- и y-компонент данного вектора?
Что такое компонент вектора?
Сила 50 Н приложена под углом 30 градусов (иногда это называют 30 градусами к северу от востока). Это было бы то же самое, что приложить две силы в … .
Математически компонент вектора — это проекция вектора на оси x и y. С точки зрения физики, компонент вектора описывает действие вектора в заданном направлении. Северо-восточный вектор силы толкает или тянет объект как на север, так и на восток. Вместе эти два компонента вектора являются равноценной заменой самого вектора. Фактический вектор можно заменить двумя его компонентами, и результат будет таким же. Чтобы правильно ответить на этот вопрос, просто определите компоненты заданного вектора (см. Подумай об этом раздел ниже).
Компоненты вектора часто представляются на диаграмме путем построения прямоугольного треугольника вокруг вектора таким образом, что вектор является гипотенузой прямоугольного треугольника. Компоненты являются катетами прямоугольного треугольника. (Вероятно, вы видели такие диаграммы и теперь можете попытаться нарисовать одну из них.) Если вектор является северо-восточным вектором, то его компоненты простираются на восток и север. Восточная и северная составляющие — это просто восточная и северная стороны треугольника, который был создан из северо-восточного вектора.
Тригонометрические функции можно использовать для определения точной величины катетов этих треугольников. Если угол — это угол между восточной осью и вектором, то катет, примыкающий к углу, является x-компонентой, а катет, противоположный углу, является y-компонентой. Таким образом, функция косинуса используется для вычисления x-компоненты, а функция синуса используется для вычисления y-компоненты. См. раздел Math Magic ниже.
СОХ КАХ ТОА
Тригонометрические функции синуса, косинуса и тангенса можно использовать для выражения отношения между углом прямоугольного треугольника и длинами прилежащей стороны, противолежащей стороны и гипотенузы. Смысл трех функций:
s ine = (длина o противоположная сторона / длина ч ипотенуза)
c осин = (длина a смежной стороны / длина h ypotenuse)
t angent = (длина o противоположной стороны / длина и смежной стороны)
Как можно использовать тригонометрические функции для определения величины x- и y-компонент данного вектора?
Каково значение векторной компоненты?
Самолет летит на северо-запад из аэропорта О’Хара в Чикаго со скоростью 400 км/ч в направлении 150 градусов (т. е. 30 градусов к северу от запада). Канадская граница находится на расстоянии . .. . (Примечание. Цифры рандомизированы и, вероятно, отличаются от приведенных здесь чисел.)
Нажмите кнопку ниже, чтобы воспроизвести аудиофайл в отдельном окне.
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы. Пожалуйста, скачайте и посмотрите здесь.
Компонент вектора описывает действие вектора в заданном направлении. Северо-западный вектор, такой как этот вектор скорости, имеет как северную, так и западную составляющую. Северная составляющая здесь очень полезна, потому что она описывает влияние скорости самолета в северном направлении. Если бы величина северной составляющей была 100 км/ч, северной (это не так!), то мы знали бы, что самолет проходит 100 км на север за один час. Ценность знания этой северной составляющей скорости состоит в том, что ее можно использовать, чтобы связать расстояние, пройденное на север, со временем путешествия на север. В этом вопросе самолет должен пройти 1500 км на север, чтобы пересечь канадскую границу. Зная северную составляющую скорости, можно вычислить время пересечения границы (см.0045 Formula Fix раздел ниже).
Наилучшая стратегия для ответа на этот вопрос включает использование SOH CAH TOA (см. раздел Math Magic ниже) для определения северной составляющей скорости, а затем использование отношения d-v-t для определения времени пересечения границы.
Компоненты вектора часто представляются на диаграмме путем построения прямоугольного треугольника вокруг вектора таким образом, что вектор является гипотенузой прямоугольного треугольника. Компоненты являются катетами прямоугольного треугольника. (Вероятно, вы уже видели такие диаграммы и попытаетесь сделать набросок сейчас.) Если вектор является северо-западным вектором, то его компоненты простираются на запад и север. Восточная и северная составляющие — это просто восточная и северная стороны треугольника, который был создан из северо-западного вектора.
Тригонометрические функции можно использовать для определения точной величины катетов этих треугольников. Если угол представляет собой угол поворота против часовой стрелки от восточной оси и вектора, то компонент x можно рассчитать с помощью функции косинуса; Y-компонента может быть вычислена с помощью функции синуса.
A x = A • косинус A y = A • синус
где = угол поворота против часовой стрелки вектора А с востока
Связь между скоростью ( v ), расстоянием ( d ) и временем ( t ) выражается уравнением
д = v • т
Определение числа Векторный компонент
Компонент вектора — это проекция вектора на горизонтальную или вертикальную ось.
Как можно использовать компонент вектора скорости для определения влияния скорости в направлении компонента?
Как можно использовать тригонометрические функции для определения величины x- и y-компонент данного вектора?
Каково значение векторной компоненты?
Подписывайтесь на нас
Схема — двухмерное движение
Контур — двухмерное движение
Векторные и скалярные величины
Скалярная величина обладает только величиной. Примеры: скорость, масса и температура. Когда вы указываете величину, вы даете число, например. 50 миль/ч.
Векторные величины обладают как величиной, так и направлением. Примеры: скорость перемещения, ускорение и сила. Величина и направление означают, например, 50 миль/ч на юг.
Два вектора равны, если они имеют одинаковую величину и
направление. Перемещение вектора в другое место не
изменить вектор до тех пор, пока его направление и величина остаются неизменными
постоянный.
Полезность векторов
Принцип суперпозиции: если объект подвергается
на два отдельных воздействия, каждое из которых производит характерное
тип движения, он реагирует на каждое без изменения
свой ответ другому.
Векторный анализ позволяет разделять двухмерные
движение в два одномерных движения, а затем объединить
их в конце проблемы. Пример: снаряд
движение.
Правила сложения векторов
Для векторов вдоль прямой используйте положительный знак
для вектора вправо и отрицательный знак для вектора
Слева.
Для векторов под углом друг к другу используйте
Метод полигонов. На рис. 1а векторы
поставил голову к хвосту. Результирующий вектор идет от
хвост первого вектора А к голове
второго вектора B , чтобы получить C = A + Б .
Метод параллелограмма. Нарисуйте векторы с помощью
их хвосты в одной точке. Завершите параллелограмм
и проведите диагональ, чтобы найти равнодействующую.
Рис. 1б
Декартовы координаты
Единичные векторы. Единичный вектор i , j и k — орты вдоль осей X, Y и Z,
соответственно. При умножении на число или символ
который представляет величину, он становится вектором с
величина количества (или символ). Например, 5м i — вектор длиной 5 м по оси X.
Компоненты векторов
Если вектор лежит в плоскости X-Y, его можно записать
как компонент в направлении X, добавленный векторно
к компоненту в направлении Y. А = А х i + A y j , где A x и
А y — компоненты X и Y вектора A (рис. 2а).
Из рис. 2б видно, что A x =
A cos Q, A y = A sin Q, и A = (A x 2 + A y 2 ) 1/2
Полезность компонентов. Если два вектора равны,
их компоненты вдоль любой выбранной оси равны.
Если С = D , затем С х =
D x и C y = D y.
Пример (рис. 3) А = А x i + A x j и B = B x i + B x j A + B = (A x i + A y j )
+ (B x i + B y j )
= (А х + В х ) i + (А у +
B Y ) J C = C x I + C x J IF C = A + B , C
C 9044 = A + B , C C 9044 = A + B , C x
. + В х) и С у = (А г +
B y ) См. рис. 3
Практические задачи в 104
Набор задач для двухмерного движения :
1-4.
Движение в двух измерениях
Движение снаряда Пример задачи:
Объекту придана начальная скорость 25 м/с под углом
из 53 o с горизонт. Найдите начальное положение
объекта вдоль (а) оси X, x o и (б)
ось Y, y o . Найдите начальные скорости
вдоль (c) оси X, v ox , и (d) оси Y,
в ой . (e) Укажите направления v ox и v oy на рис. Найдите (f) максимальную вертикальную
высота y max , (g) время, за которое объект
земле, (h) расстояние x, которое снаряд проходит по горизонтали
направление, (i) v x , v y и v просто
до того, как объект упадет на землю, и (j) угол v делает с горизонтальным. Возьмем g = 10 м/с 2 .
Подход
к решению:
Выберите подходящие оси X и Y. Для задачи о снаряде
соответствующая ось X является горизонтальным направлением, а
Ось Y вертикальное направление. Нарисуйте фигуру, как показано на
Рис. 4b ниже.
Настройте диаграмму для компонентов X и Y описательного
количества. Определите количество, запрашиваемое в пунктах (а) через
(г) постановки задачи вместе с компонентами
ускорения и занесите их в график. Затем написать
соответствующие формулы для составляющих движения.
Х
Д
(а) х или = 0
(б) у о =25 м
(c) v ox = 25 м/с cos
53 o =15 м/с
(d) v oy = 25 м/с sin
53 0 = 20 м/с
а х = 0
a y = -10 м/с 2
х(т) = х о + v ох т
+ 1/2 a x т 2
v г 2 (г)
= (v oy ) 2 + 2a y (y
— у о )
(e) x(t) = 0 + 15 м/с t + 0
(е) At y max , v y 2 (y)
= 0 = (20 м/с) 2 — 20 м/с 2 (y макс. -25 м) (y макс. — 25 м) = 20 м, или 25 м 41 3 макс.
(г) y(t) = y o + v oy t
+ 1/2 a y t 2 при попадании в предмет
земля, 0 = 25 м + 20 м/с t — 5 м/с 2 т 2 , или т 2 —
4 с t — 5 с 2 = 0 (t — 5 с)(t + 1 с) = 0 t = 5 с. т не может быть отрицательным.
(ч) х (5с) = (15м/с)(5с) = 75м
(i) v x (t) = v ox + a x t v x (5 с) = v ox = 15 м/с
(i) v y (t) = v oy + a y t v y (5 с) = 20 м/с -(10 м/с)(5 с) = -30 м/с
v = (v х 2 + v y 2 ) 1/2 = [15 2 + (-30) 2 ] 1/2 м/с = 33,5 м/с
(к) загар Q
= v y /v x = -30/15 = — 2. Q = -63 о
Равномерное круговое движение
Объект имеет равномерное круговое движение при движении
по кругу с постоянной скоростью. Скорость v постоянна,
но скорость v непостоянна, потому что v всегда
касательной к пути, поэтому он постоянно меняет направление.
На рис. 5 выше, | против 1 |= | v 2 |=
| v 3 |= | v 4 |=
v, но это не случай постоянной скорости, потому что
направление против меняется.
На рис. 6 ниже два угла, обозначенные Q
равны, потому что v 2 и v 1 перпендикулярны их соответствующим радиусам.
С | v 1 |= | v 2 |=
v, треугольник с радиусами и
треугольники со скоростями подобны, потому что они
равнобедренные треугольники и углы у них равны
равный.
Таким образом, Dv/v =
Др/р или Dv = Dr(v/r).
Разделить обе стороны на Dt
и принять предел как Dt
приближается к нулю:
Поскольку a = d v /dt, a имеет
то же направление, что и D v ,
или в центр круга.
Величина ускорения постоянна:
|а 1 |= |а 2 |=
|а 3 |= |а 4 |=
а = v 2 /r,
но это не случай постоянного ускорения, потому что
направление и непостоянны.
Описательные термины
Период T = время одного полного оборота = 2pr/v.
Частота f = количество оборотов в секунду
= величина, обратная периоду = 1/T = v/2pr.
Скорость объекта = 2пр/т
= 2prf является константой .
Практические задачи в 104
Набор задач для двухмерного движения :
6-14.
Векторы Практические решения — physics-prep.com
Практические задачи: векторные решения
1. (простой) Вектор A представляет 5,0 м смещения на восток. Если вектор B представляет 10,0 м смещения на север, найдите сумму двух перемещений ( Р ). 11 м водоизмещение, величина которого составляет 30,0 м под углом 23° от оси x. x-comp = 30cos23 = 28 м y-comp = 30sin23 = 12 м
3. (умеренная) Автомобиль движется на 150,0 м под углом 63° к «северо-востоку» (это просто означает 63° от оси x). ). Некоторое время он остается в покое, а затем перемещается на 300 м под углом 34° к юго-западу (это означает, что он находится на расстоянии 214° от оси X). Найдите полное перемещение автомобиля.
вектор
маг (м)
угол
x-комп (м)
y-комп (м)
1
150
63
68
134
2
300
214
-248
-167
Р
183
190
-180
-33
4. (легко) На объект действуют две силы, но в разных направлениях. Например, вы и ваш друг можете дергать за веревочки, прикрепленные к одному деревянному бруску. Найдите величину и направление равнодействующей силы при следующих обстоятельствах.
а) Первая сила имеет величину 10 Н и действует на восток. Вторая сила имеет величину 4 Н и действует на запад. Ф = 6N, восток b) Первая сила имеет величину 10 N и действует на восток. Вторая сила имеет величину 4 Н и действует на север. Силы расположены под прямым углом. Используйте теорию Пифагора. F = (10 2 + 4 2 ) ½ = 11 Н tanθ = 4/10 θ = 22º
5. (умеренная сила) Найдите описанную здесь систему уравновешивающих сил для: Сила A : 20 Н при 20° Сила B : 40 Н при 230°
Сила
магн (Н)
угол
x-комп (N)
y-комп (N)
А
20
20
18,8
6,8
Б
40
230
-25,7
-30,6
Эквалайзер
24,8
74
6,9
23,8
Р
0
0
0
6. (moderate) Vector A represents a displacement in meters expressed in unit vector notation as A = 2 i + 6 j + 3 k Vector B represents второе смещение. В = 5 i — 3 j – 2 k Найдите скалярное произведение двух векторов, векторное произведение двух векторов и угол между ними. Скалярный продукт: Только единичные векторы в одном направлении дают значение. A • B = 10 — 18 — 6 = -14 м 2 Для векторного произведения значение дают только невыровненные векторы. A x B = (2 i x -3 j ) + (2 i x -2 k ) + (6 j 1431 x 5 I ) + (6 J x -2 K ) + (3 K x 5 I ) + (3 K x -3 J )
A x -3 J ) A x -3 J ) 0 A x -3 J ) 0 A x -3 J ) B = -6 K + 4 J — 30 K — 12 I + 15 J + I A x B A x B x B . ) m 2 Чтобы найти угол между ними, используйте определение скалярного произведения. | А | = А = (2 2 + 6 2 + 3 2 ) 1/2 = 7 м | Б | = B = (5 2 + (-3) 2 + (-2) 2 ) 1/2 = 6,2 М A • B = -14 = ABCOS = ( • B = -14 = ABCOS = ABCOS = ( • B = -14 = ABCOS = ABCOS. 7) (6.2) COSθ COSθ = 0,32 θ = 109 °
7. (Умеренный) Вектор D = 3 I — 4 J + 2 K и Vector: E + 2 K и VECTER: E + 2 K и VECTER: E + 2 K и VECTER: E + 2 K и VECTER: E + 2 K . я — й — 2 к . Найдите звездную величину D + E и звездную величину D — E . D + E = 7 i — 5 j Таким образом, величина равна | D + E | = (7 2 + (-5) 2 ) 1/2 = 8,6 D — E =- I — 3 J + 4 K
8. (умеренная) направление и вектор силы F 2 имеет величину 60 Н, направленную в направлении +x, определите скалярное произведение ( F 1 • F 2 ) и векторное произведение ( F ) 1 x F 2 ). Как изменились бы ответы, если бы векторы поменялись местами в уравнениях? F 1 • F 2 = (F 1 )(F 2 )cos90 = (30)(60)(0) = 0, поскольку произведение точек не имеет значения векторы находятся под углом 90° друг к другу) | F 1 x F 2 | = (30)(60)sin 90 = 1800 N 2 (величина векторного произведения) Чтобы определить направление, используйте RHR: Пальцы в направлении -z Изгиб в направлении +x -у. (Перекрестное произведение указывает на экран вниз) Ответ скалярного произведения не изменится, если векторы поменяются местами, но векторное произведение будет иметь противоположное направление (+y) при сохранении той же величины (1800 м 2 ).
9. (умеренное) Два смещения с величинами 10 м и 12 м могут быть объединены для формирования результирующих векторов с множеством различных величин. Какая из следующих величин может быть результатом этих двух смещений? 22 м, 2 м, 30,9 м, 15,6 м. Какой угол существует для возможных равнодействующих между первоначальными смещениями?
Если смещения параллельны (угол между ними 0°): R = 22 м Если смещения антипараллельны (угол между ними 180°): R = 2 м Если смещения перпендикулярны (угол 90° между ними) : R = 15,6 м Результат больше 22 м невозможен.
10. (умеренная) Велосипедная шина (Радиус = R = 0,4 м) катится по земле (без проскальзывания) на три четверти оборота. Рассмотрим точку на шине, которая изначально касалась земли. На какое расстояние он сместился от своего исходного положения? Точка перемещается на три четверти окружности (это расстояние, пройденное центром системы) плюс 1 радиус вдоль земли (за пределами места, где движется центральная точка) в направлении x и 1 радиус вверх в направлении y . РЕЗУЛЬТАТ = [(0,75) π (2R)+ R] I + R J . ) ½ = 2,31 м
11. (умеренная) Учащийся несет кусок глины от двери первого этажа (на первом этаже) небоскреба (на Грант-стрит) к лифту, находящемуся на расстоянии 24 м. Затем она поднимается на лифте на 11-й этаж. Наконец, она выходит из лифта и несет глину 12 м обратно в сторону Грант-стрит. Определить полное перемещение глины, если каждый этаж находится на 4,2 м выше нижнего этажа.
Рабочий объем
Величина (м)
Угол (°)
х-комп (м)
у-комп (м)
1
24
0
24
0
2
42
90
0
42
3
12
180
-12
0
Р
44
74
12
42
Лаборатория 1 — Таблица сил
Введение
Все измеримые величины могут быть классифицированы либо как скаляр, либо как вектор. У скаляра есть только величина, а у вектора есть и величина, и направление. Примерами скалярных величин являются количество учеников в классе, масса объекта или скорость объекта, и это лишь некоторые из них. Скорость, сила и ускорение являются примерами векторных величин. Утверждение «автомобиль движется со скоростью 60 миль в час» говорит нам о том, как быстро движется автомобиль, но не о том, в каком направлении он движется. В этом случае мы знаем, что скорость автомобиля равна 60 км/ч. С другой стороны, утверждение «автомобиль, движущийся со скоростью 60 миль в час строго на восток» дает нам не только скорость автомобиля, но и направление. В этом случае скорость автомобиля составляет 60 миль в час строго на восток, и это векторная величина. В отличие от скалярных величин, которые складываются арифметически, сложение векторных величин включает в себя как величину, так и направление. В этой лабораторной работе мы будем использовать таблицу сил для определения равнодействующей двух или более векторов сил и научимся складывать векторы, используя как графические, так и аналитические методы.
Обсуждение принципов
Векторное представление
Как упоминалось выше, векторная величина имеет как величину, так и направление. Вектор обычно представляется стрелкой, где направление стрелки представляет собой направление вектора, а длина стрелки представляет величину вектора. В трехмерном пространстве вектор, направленный за пределы страницы (или вдоль положительной оси z ), представлен (кругом с точкой внутри него), а вектор, направленный внутрь страницы (или вдоль отрицательной оси z -ось) обозначается (кругом со знаком × внутри). В математических уравнениях вектор представляется как
A
. В некоторых учебниках вектор представлен жирной буквой A . Отрицательным вектором
A
является вектор той же длины, но с направлением, противоположным направлению
A
. См. рис. 1 ниже.
Рисунок 1 : Векторы в виде стрелок
Декартова система координат используется для графического представления векторов. Хвост вектора помещается в начало координат, а направление вектора определяется углом θ (тета) между положительной осью x и вектором, как показано на рис. 2.
Рисунок 2 : Графическое представление вектора
Компоненты векторов
Важным приемом математической работы с векторами является их разбиение на 9 частей.Компоненты 1967 x и и . В этом примере мы рассмотрим вектор положения
A
, направленный под углом 30° к оси + x и имеющий величину 8,0 миль. Из головы вектора проведите линию, перпендикулярную оси x , и вторую линию, перпендикулярную оси y . Мы называем эти линии проекциями вектора на оси x и y . Проекция вектора на 9Ось 1967 y дает величину компонента вектора x (зеленая линия на рис. 3 ниже), а проекция вектора на ось x дает величину компонента y . (красная линия на рис. 3).
Рисунок 3 : Разбиение вектора на компоненты x и y
Обратите внимание, что зеленые и красные линии на диаграмме выше образуют две стороны прямоугольника с вектором в качестве диагонали прямоугольника. Мы также можем посмотреть на описанную выше ситуацию двумя другими способами, как показано на рис. 4.
Рисунок 4 : Представление компонентов вектора
На рис. 4а у нас есть прямоугольный треугольник, в котором вектор является гипотенузой, сторона, параллельная оси x (зеленая стрелка), является x -компонентой вектора, а сторона параллельна y -ось (красная стрелка) — это y -компонент вектора. Рисунок 4b математически эквивалентен рис. 4a, но теперь
A y
рисуется вдоль оси y .
Нахождение компонентов по величине и направлению вектора
Мы знаем направления векторов
A x
и
A y
, но чтобы найти их величины, нам нужно использовать некоторые тригонометрические тождества. На рис. 5 гипотенуза представляет модуль вектора
A
, а две другие стороны прямоугольного треугольника представляют x и y компоненты вектора
A
.
Рисунок 5 : Нахождение компонентов вектора
Для любого прямоугольного треугольника справедливы следующие тригонометрические тождества.
(1)
COS θ =
Прилегающая сторона
Гипотенуза
(2)
SIN
(2)
SIN
(2)
SIN . vdose
= = = = = = = =
1111118.0032
гипотенуза
Здесь смежная сторона относится к стороне, примыкающей к углу θ , а противоположная сторона относится к стороне, противоположной углу θ . Рассмотрим установку на рис. 5а. Используя определения в уравнениях.
(1)
cos θ =
смежная сторона
гипотенуза
и
(2) sin01042 =
противоположная сторона
гипотенуза
, имеем
(3)
COS θ = или A x = A COS θ
(4)
SIN θ = или A Y = A SIN θ = или A Y = A SIN θ = или A Y = A SIN θ = Y = A SIN θ 9042
3 01011011010111111111011111 гг. Однако на фиг. 5b угол θ определен иначе. В таком случае
( 5 )
sin θ = или A x = A sin θ
( 6 )
cos θ = или A y = A cos θ
Распространенной ошибкой является предположение, что
A x
всегда является компонентом косинуса, а
A y
всегда является компонентом синуса. Однако это будет зависеть от того, какой из двух углов прямоугольного треугольника определяется как θ . Обратите внимание, что
A x
примыкает к углу θ на рис. 5а, а на рис. 5б
A y
примыкает к углу θ . На рис. 3 звездная величина
A
составляет 8,0 миль, а ее направление на 30° выше оси + x . Таким образом, вы находите величины
A x
и
A y
следующим образом:
( 7 )
A x = A cos θ = 8,0 миль * cos(30°) = 6,9 миль
( 8 )
A y = A sin θ = 8,0 миль * sin(30°) = 4 мили
Другими словами, если бы вы шли пешком, вы могли бы пройти 6,9 мили строго на восток (вдоль оси + x ), а затем 4 мили на север (вдоль оси + y ). Это привело бы вас к тому же месту назначения, если бы вы прошли 8 миль в направлении, которое составляет 30° от оси + x -.
Нахождение модуля и направления вектора по компонентам
Если вы не знаете величину или направление вектора, но знаете расстояния, пройденные в направлениях x и y , вы можете использовать теорему Пифагора, чтобы найти гипотенузу, то есть общее пройденное расстояние.
( 9 )
A 2 = A x 2 + A y 2 или A =
А x 2 + А у 2
Направление вектора можно найти с помощью одного из следующих уравнений.
( 10 )
θ = sin −1
( 11 )
θ = cos −1
( 12 )
θ = tan −1
Some Basic Properties of Vectors
Два вектора равны, если они имеют одинаковую величину и направление. Итак, на бумаге вы можете переместить вектор в другое место, но пока вы сохраняете ту же длину и ориентацию стрелки, два вектора будут равны. На рис. 6а два вектора
A
и
B
имеют одинаковую длину и ориентацию. Негатив вектора имеет ту же длину, но с обратным направлением, как показано на рис. 6b. Вектор, умноженный на скаляр, будет вектором того же направления, что и исходный вектор, но с другой величиной. На рис. 6с p — это скаляр. Вектор
B
имеет то же направление, что и
A
, но длиннее в 9 раз.1967 p с p больше 1. Если бы p было меньше 1, то
B
было бы короче, чем
A
.
Рисунок 6 : Свойства вектора
Графический метод сложения векторов
Рассмотрим два вектора
A
и
B
, ориентированные, как показано на рис. 7. Нам нужно найти сумму и разность двух векторов. В отличие от добавления скалярных величин, в этом случае нам нужно учитывать как величину, так и направление.
Рисунок 7 : Два вектора
Чтобы добавить два вектора, сдвиньте второй вектор так, чтобы его хвост оказался в начале первого вектора. Сумма двух векторов представляет собой вектор, проведенный из хвоста первого вектора в начало второго вектора. На рис. 8а
B
перемещается так, что его хвост находится в голове
A
. Обратите внимание, что направление
B
не меняется. Красная стрелка дает сумму
Р = А + В
. Сложение является коммутативным, поэтому вы получите тот же результат, переместив
A
в начало числа
B
. Чтобы найти разность двух векторов, мы можем взять отрицательное значение второго вектора и добавить его к первому вектору, выполнив шаги, описанные выше для сложения. Другими словами,
А — В = А + (-В)
. Это показано на рис. 8b.
Рисунок 8 : Сумма и разность двух векторов
Аналитический метод сложения векторов
Сложение или вычитание векторов включает в себя разбиение векторов на компоненты, а затем выполнение сложения или вычитания компонентов x и y по отдельности.
(13)
R x = A x + B x
(14)
R Y = A Y + B = Y + B Y = A Y + B Y = A Y + B = Y + B = Y + B = Y + B = Y + B = Y0012
Теперь, используя уравнения.
(9)
A 2 = A x 2 + A y 2 or A =
A x 2 + A y 2
и
(12)
θ = TAN -1
. 0012
Р
. Этот процесс будет таким же, если вы добавляете более двух векторов или вычитаете векторы. In Fig. 5a,
A x = 1
and
B x = 3
giving
A x
+
B x = 4;
A y = −3
и
B y = 2
дает
A y + B 4 y = 1901.
Эти значения согласуются с компонентами x и y красной стрелки на рис. 5а. В случае вычитания
А х — В х = -2; А г — В г = -5
. Эти значения согласуются с компонентами x и y красной стрелки на рис. 5b.
Векторы силы
В этой лабораторной работе вы будете иметь дело с векторами силы. В дополнение к общим свойствам векторов, обсуждавшимся до сих пор в этой лабораторной работе, следующие определения будут полезны при работе с этой лабораторной работой. Векторная сумма двух или более сил равна результат . Результирующий может, по сути, заменить отдельные векторы. уравновешенных набора сил — это сила, необходимая для удержания системы в равновесии. Она равна и противоположна равнодействующей совокупности сил.
Объектив
Цель этого эксперимента состоит в том, чтобы найти равновесие одной или нескольких известных сил с помощью таблицы сил и сравнить результаты с результатами, полученными аналитическим методом.
Оборудование
Таблица сил
Правитель
Струны
Весовые вешалки
Ассорти весов
Пузырьковый уровень
Процедура
Имея два вектора силы, вы определите третью силу, которая установит равновесие в системе. Эта третья сила известна как уравновешивающая, и она будет равна и противоположна равнодействующей двух известных сил. Вы будете использовать таблицу сил, как показано на рис. 9., и работать с векторами силы. Силовой стол представляет собой круглую платформу, установленную на треноге. Три ножки штатива имеют регулируемые винты, которые можно использовать для выравнивания круглой платформы. Круглая платформа имеет маркировку угла в градусах на своей поверхности. Два или более шкива могут быть зажаты в любом месте вдоль края платформы. В этой лабораторной работе мы будем использовать три шкива. Три струны прикреплены к центральному кольцу, а затем каждая струна пропущена через шкив. К другому концу струн добавляются массы.
Рисунок 9 : Таблица сил
Висячие массы будут создавать силу натяжения в каждой струне. Массы прямо пропорциональны гравитационной силе (о которой вы узнаете позже в курсе). Сила натяжения каждой струны равна силе тяжести. Например, удвоение массы удваивает силу и т. д. Когда силы уравновешены, кольцо будет расположено точно в центре стола. Когда силы не уравновешены, кольцо будет упираться в одну сторону центральной стойки. Примечание : Сила каждой подвешенной массы будет равна мг , где г — ускорение свободного падения. Чтобы упростить чтение углов, предположим, что ось x проходит от отметки 180° до отметки 0°, где 0° является положительным направлением x , а ось y начинается от отметку 270° к отметке 90°, где 90° является положительным направлением и . См. рис. 10.
Рисунок 10 : Таблица сил с осями
Процедура A: Нахождение равновесия двух известных сил
1
Воспользуйтесь пузырьковым уровнем, чтобы проверить горизонтальность круглой платформы. При необходимости используйте регулировочные винты для выполнения необходимых регулировок.
2
Вам даны два груза массой 150 г, которые нужно расположить под углами 60° и 300°. Помните, что подвески для гирь имеют массу 50 г каждая, и это должно быть включено как часть массы для подвешивания. Вы определите величину (в ньютонах) и угол третьей силы, необходимые для уравновешивания сил этих двух масс.
3
Представьте эти силы в виде векторов на диаграмме в рабочем листе. Обязательно включите оси. Каждый вектор на диаграмме должен быть нарисован так, чтобы чем больше вектор, тем большую силу он представлял.
4
Вычислите компоненты x и y (с точностью до тысячной ньютона) и введите эти значения в Таблицу данных 1 на рабочем листе.
5
г. Найдите компоненты x и y равнодействующей двух векторов и введите эти значения в Таблицу данных 1 на рабочем листе.
6
Теперь вычислите компоненты равновесия этих двух векторов x и y и введите эти значения в рабочий лист.
7
Используя уравнения
(9)
А 2 = А х 2 + А у 2 or A =
A x 2 + A y 2
and
(12)
θ = tan −1
вычислить величину и угол равновесия. Введите эти значения в рабочий лист. Это расчетное значение третьей силы.
8
г. Добавьте этот вектор на диаграмму, чтобы представить третью силу.
9
Расположите третью струну под углом, который вы определили в шаге 6, и повесьте груз (включая подвесной груз), соответствующий расчетной третьей силе, представляющей третью силу. Отрегулируйте (при необходимости) массу и угол, пока кольцо не окажется в центре. Запишите это значение в рабочий лист.
10
Сравните рассчитанные и экспериментальные значения для третьей силы, вычислив разницу в процентах между двумя значениями. См. Приложение Б.
11
Сравните расчетные и экспериментальные значения угла для третьей силы, вычислив процентную разницу между двумя значениями угла.
Процедура B: Определение размещения двух неизвестных сил
12
Подвесьте груз массой 300 г (включая подвеску) на отметке угла 150°.
13
Выберите значения для величины и угла второй массы и введите это значение в Таблицу данных 2 на рабочем листе. Используйте грузы только с шагом 10 г. Значения для F 2 должны отличаться от значений, используемых в процедуре A. Подумайте о симметрии при выборе угла для F 2 .
15
Начертите силовую диаграмму для этой установки в отведенном для этого месте рабочего листа.
16
Заполните Таблицу данных 2 и определите величину и угол для F 3 , необходимые для достижения равновесия; т. е. привести кольцо к центру силового стола.
17
Теперь подвесьте два выбранных груза под выбранными углами. Отрегулируйте одну или обе эти массы, а также их углы, если необходимо, так, чтобы кольцо располагалось по центру силового стола. Введите эти значения в рабочий лист.
18
Вычислите процентную разницу между выбранными значениями и экспериментальными значениями для величины двух сил и запишите их в рабочий лист.
19
Вычислите процентную разницу между выбранными значениями и экспериментальными значениями углов двух сил и запишите их в рабочий лист.
КПП 2: Попросите вашего ассистента проверить вашу диаграмму, расчеты и настройки таблицы Force Table.
Компоненты вектора — нахождение компонентов x и y вектора
Эта статья научит вас находить компоненты x и y вектора. Мы уже знаем, что такое векторы и скаляры и насколько они важны, когда изучаем физику. Нахождение векторных компонентов противоположно векторному сложению, когда мы находим векторное сложение двух или более векторов.
Здесь вектор разбивается на две составляющие. В задачах по физике вам иногда дают угол и величину для описания вектора. Затем вам нужно использовать тригонометрию, чтобы найти компоненты.
Нахождение горизонтальной составляющей силы F величиной 12 Н, действующей на брусок под углом 30 градусов к горизонтальной оси, является одним из таких примеров. Если вы хотите вычислить работу, совершаемую этой силой при горизонтальном перемещении блока, вы должны сначала вычислить горизонтальную составляющую силы F.
Компоненты вектора
Векторы могут существовать в одном, двух или трех измерениях пространства. Компоненты вектора определяются количеством измерений в нашем пространстве.
Компоненты векторов в одном измерении
Если рассматриваемый объект говорит, что автомобиль движется прямолинейно, то говорят, что он движется прямолинейно. При таком типе движения мы работаем в одномерном пространстве.
Учтите, что наша машина движется слева направо. Этот $\vec A$ , как показано ниже на рисунке, представляет вектор движущегося автомобиля между точками O и A. Поскольку наш автомобиль движется только в одном направлении, этот вектор $\vec A$ имеет только одну компоненту.
Итак, в одном измерении этот вектор можно разбить только на x-компоненту.
$\vec A = \vec{A_x}$
где $\vec{A_x}$ — x-компонента вектора $\vec A$
Этот $\vec{A_x}$ указывает, как далеко вектор движется в горизонтальном направлении. Его движение может быть влево или вправо.
Компоненты векторов в двух измерениях
Векторы в двух измерениях означают, что они имеют два направления влияния. Это означает, что он состоит из двух отдельных частей или компонентов. Во всех двумерных векторах есть компоненты x и y.
Компонент x вектора говорит нам, как далеко вектор идет в горизонтальном направлении. Y-компонента говорит нам, как далеко вектор перемещается в вертикальном направлении. Мы называем их компонентами x и y.
Давайте разберемся в этом с помощью примера вектора, показанного ниже на рисунке.
На этом рисунке вектор $\vec A$ разбит на две составляющие:
Компонента x вектора – $A_x$ и
Компонента y вектора – $A_y$.
Здесь $\theta$ — угол между x и y компонентами вектора. Как видно из рисунка, x-компонента и y-компонента вектора идут вдоль положительной оси x и положительной оси y системы координат.
Вектор и его компоненты образуют прямоугольный треугольник, как показано ниже на рисунке
Как показано на рисунке, вы должны использовать тригонометрию, чтобы разделить этот вектор на его компоненты. Тригонометр прост, если вы знаете об углах и тригонометрических соотношениях. Тригонометрические отношения или тригонометрические функции выражают взаимосвязь между величиной вектора и его компонентами.
Тригонометрические отношения применимы только к прямоугольным треугольникам. Каждая сторона прямоугольного треугольника названа.
Смежный: это сторона, примыкающая к рассматриваемому углу.
Противоположная сторона: это сторона, противоположная рассматриваемому углу.
Гипотенуза: это сторона, противоположная прямому углу треугольника (или наибольшая сторона).
Как найти компоненты вектора по модулю и углу
Чтобы найти горизонтальную и вертикальную компоненты нашего исходного вектора $vec A$, используйте формулы тригонометрического отношения. Итак, у нас есть
Итак, чтобы определить компоненты вектора по его величине и направлению, мы используем уравнения 1 и 2.
Как найти направление вектора по данным компонентам?
Чтобы найти направление вектора, когда известны его компоненты $A_x$ и $A_y$, мы используем 92}$
Итак, модуль вектора в прямоугольной системе равен квадратному корню из суммы квадратов его компонентов. Гипотенуза прямоугольного треугольника всегда образует результирующий вектор. 0$ 90 по горизонтали. Если мы нарисуем фигуру для этого вектора, она будет выглядеть так:
Из рисунка видно, что прямоугольный треугольник имеет угол 60°, а это означает, что вы можете написать следующее как триггерное отношение для этого угла, используя синус и косинус. :
Перестановка их путем решения для y- и x-компонент дает: 90 = 8.6$
Положение и смещение
Положение и смещение
Многие предметы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, находятся в движении или состоят из частей.
которые находятся в движении. Движение – это правило, а не исключение. Физические законы, управляющие движением
этих объектов
универсальны, т.е. все объекты движутся по одним и тем же правилам,
и одна из целей этого класса состоит в том, чтобы понять эти правила.
Когда объект движется, его позиция изменяется как функция времени.
Положение объекта
дано относительно некоторой согласованной точки отсчета. Недостаточно просто
укажите расстояние от
ориентир. Мы также должны указать направление . Расстояние скаляр количество, это число, указанное в каких-то единицах . Позиция — это вектор количество. Он также имеет величину
как направление. Величина векторной величины представляет собой число (с единицами)
сообщая вам, сколько есть количества, и направление говорит вам, какое
как он указывает. Единичный вектор — это направление
индикатор. Это безразмерный вектор с величиной 1, используемый для указания
направление. В тексте векторные величины обычно выделяются жирным шрифтом. введите или со стрелкой над символом. Таким образом, хотя d = расстояние, д = смещение.
Ссылки: Скаляры и векторы
(Пожалуйста, изучите!) Направление вектора
Позиция
Удобный способ указать позицию
объекта
с помощью системы координат .
Мы выбираем фиксированную точку, называемую началом координат .
и три направленные линии, которые проходят через начало координат и
перпендикулярны друг другу. Эти линии называются осей координат трехмерной прямоугольной (декартовой) системы координат и помечены
оси x, y и z. Три числа с единицами определяют положение
точка P. Эти числа представляют собой координаты x, y и z точки P.
Координаты точки P на
на диаграмме справа (а, б, в).
Координаты точки P
являются компонентами вектора положения. Единичный вектор
указание в направлении x имеет x-компоненту 1 и y- и z-компоненты
нуль. Обозначается цифрой и . Точно так же единичный вектор
, указывающий в направлении y, обозначается j , а единичный вектор
направление в направлении z обозначается k . Единичные векторы
являются указателями поворота.
Компоненты любого вектора в сумме образуют
сам вектор. Вектор положения точки P с координатами (a, b, c)
может быть записано с точки зрения его компонентов как р = а и + б к +
с к . Величина вектора положения равна его длине r. Это
зависит от выбора начала системы координат. Это
— прямолинейное расстояние P от начала координат.
Ниже приведено трехмерное представление вектора положения. r = a i + b j + c k . Пожалуйста, нажмите
на рисунке! (Используйте современный браузер. 3D-приложения не работают в Internet Explorer.
или более старые браузеры.) Чтобы получить наилучший вид, измените окно просмотра, перетащив мышь и
увеличить или уменьшить масштаб по мере необходимости. Нажмите кнопки, чтобы выбрать другой вектор
или другая схема добавления векторов компонентов.
Пример:
Вектор положения Nielsen Physics Building на небольшой карте с левым нижним углом в качестве начала координат.
Рабочий объем
Изменение положения называется смещением . На приведенной ниже диаграмме показано
позиции P 1 и P 2 игрока в два разных момента времени.
Стрелка, указывающая от P 1 к P 2 , является вектор смещения . Его величина является прямой расстояние между P 1 и P 2 . Компоненты смещения
вектор из P 1 по
P 2 (x 2 — x 1 ) вдоль оси x, (y 2 —
y 1 ) по оси Y. Вектор смещения d от P 1 до P 2 может
можно записать как d = (x 2 — x 1 ) i + (y 2 -у 1 ) у . Водоизмещение d составляет (x 2 — x 1 ) единиц в
направление x плюс (y 2 — y 1 ) единицы измерения в направлении y. Величина смещения
d = ((x 2 — х 1 ) 2 + (у 2 — у 1 ) 2 ) ½ . Этот
следует из
пифагорейский
теорема.
Расстояние между двумя точками P 1 с координатами (х 1 ,
у 1 ,
z 1 ) и P 2 с координатами (x 2 , y 2 , z 2 ) равно d =
((х 2 — х 1 ) 2 + (у 2 — у 1 ) 2 + (z 2 — z1) 2 )½ .
Расстояние d является величиной вектора смещения д .
Направление вектора смещения d — направленный отрезок прямой от P 1 к P 2 .
Мы называем этот направленный отрезок геометрической или графической
представление вектора d .
Мы рисуем стрелку на P 2 , чтобы указать
что сегмент линии начинается с P 1 и заканчивается на P 2 .
Тройка действительных чисел d x = (x 2 — x 1 ), d y = (y 2 — y 1 ), d z = (z 2 — z 1 )
называются декартовыми компонентами d .
Ссылка:
Расстояние и смещение (Пожалуйста, изучите!)
Проблема:
Футбольный защитник пробегает 15,0 м. прямо на игровом поле (в
положительное направление x) за 2,50 с.
Затем его ударили и толкнули на 3,00 м.
прямо назад за 1,75 с. Он
ломает снасть и бежит прямо
вперед еще 21,0 м за 5,20 с.
Вычислите его вектор смещения и
общее пройденное расстояние.
Решение:
Проблема:
Во время движения по прямому межгосударственному шоссе вы
обратите внимание, что на отметке 260 миль.
отметку, а затем вернитесь к отметке 175 миль. Что это
величина вашего результирующего смещения от 260-мильной отметки?
Решение:
Рассуждение: Результирующее смещение представляет собой вектор d , сумму двух векторов д 1 и d 2 , которые указывают в противоположных направлениях.
Детали расчета: Результирующее смещение представляет собой вектор d , сумму двух векторов д 1 и d 2 , которые указывают в противоположных направлениях.
Проблема:
Кончик лопасти вертолета
5,00 м от центра вращения.
За один оборот лезвия
вычислить вектор смещения и
общее расстояние, пройденное наконечником
лезвия.
Решение:
Рассуждение: После одного оборота наконечник
возвращается в исходное положение.
Вектор его смещения д =
0.
Детали расчета: Общее пройденное расстояние
кончик равен окружности
окружности радиусом r = 5 м. Окружность = 2πr = 31,42 м. Общее расстояние, пройденное
вершина 31,42 м.
Вектор смещения имеет одинаковую величину и направление независимо от выбор начала координат системы координат. Величина и направление
вектор смещения, однако, зависят от система отсчета , в которой
система координат закреплена и находится в состоянии покоя.
Скорость тела, брошенного вертикально вверх (вниз)
Найти
Известно, что:
vv0gt =
Вычислить ‘v’
Скорость, ускорение, время
Найти
Известно, что:
vat =
Вычислить ‘v’
Скорость свободно падающего тела
Найти
Известно, что:
vgt =
Вычислить ‘v’
Центростремительное ускорение
Найти
Известно, что:
avR =
Вычислить ‘a’
Угловая скорость
Найти
Известно, что:
ωφt =
Вычислить ‘ω’
Равномерное круговое движение
Найти
Известно, что:
lRφ =
Вычислить ‘l’
Равномерное круговое движение: линейная скорость
Найти
Известно, что:
vRω =
Вычислить ‘v’
Период вращения
Найти
Известно, что:
TtN =
Вычислить ‘T’
Период вращения
Найти
Известно, что:
TπRv =
Вычислить ‘T’
Период вращения
Найти
Известно, что:
Tπω =
Вычислить ‘T’
Центростремительное ускорение
Найти
Известно, что:
aπRT =
Вычислить ‘a’
Центростремительное ускорение
Найти
Известно, что:
aπRn =
Вычислить ‘a’
Частота вращения
Найти
Известно, что:
nT =
Вычислить ‘n’
Центростремительное ускорение
Найти
Известно, что:
aωR =
Вычислить ‘a’
Дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
xv0tα =
Вычислить ‘x’
Высота подъема тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
yv0tαg =
Вычислить ‘y’
Вертикальная скорость тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
v_yv0αgt =
Вычислить ‘v_y’
Максимальная высота подъема тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
h_максv0αg =
Вычислить ‘h_макс’
Общее время движения тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
tv0αg =
Вычислить ‘t’
Максимальная дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту
Найти
Известно, что:
s_максv0g =
Вычислить ‘s_макс’
Дальность броска тела, брошенного горизонтально
Найти
Известно, что:
xx0vt =
Вычислить ‘x’
Высота подъема тела, брошенного горизонтально
Найти
Известно, что:
yy0gt =
Вычислить ‘y’
Общее время движения тела, брошенного горизонтально
Найти
Известно, что:
t_максhg =
Вычислить ‘t_макс’
Формулы по физике 11 класса.
Все формулы по физике за 11 класс с пояснениями и определениями
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Закон
Формула
Определение
Единицы измерения
Формула расчета силы Ампера
FA = B I L sinα
Закон Ампера: сила действия однородного магнитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником.
FA – сила Ампера, [Н] В – магнитная индукция, [Тл] I – сила тока, [А] L – длина проводника, [м]
Формула расчета силы Лоренца
Fл= q B υ sinα
Сила Лоренца – сила, действующая на точечную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Она равна произведению заряда, модуля скорости частицы, модуля вектора индукции магнитного поля и синуса угла между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы.
Fл – сила Лоренца, [Н] q – заряд, [Кл] В – магнитная индукция, [Тл] υ – скорость движения заряда, [м/с]
Формула радиуса движения частицы в магнитном поле
r= mυ/qB
r – радиус окружности, по которой движется частица в магнитном поле, [м] m – масса частицы, [кг] q – заряд, [Кл] В – магнитная индукция, [Тл] υ – скорость движения заряда, [м/с]
Формула для вычисления магнитного потока
Ф = B S cosα
Ф – магнитный поток, [Вб] В – магнитная индукция, [Тл] S – площадь контура, [м2]
Формула для вычисления величины заряда
q = It
Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.
q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Закон Ома для участка цепи
I = U/R
Закон Ома — сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника
R = ρ L/S ρ = R S/L
Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник.
ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м] R – сопротивление, [Ом] S – площадь поперечного сечения проводника, [ммБ2] L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников
I = I1 = I2 U = U1 + U2 Rобщ = R1 + R2
Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников
U = U1 = U2 I = I1 + I2 1/Rобщ =1/R1 +1/R2
Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе.
I – сила тока, [А] U – напряжение, [В] R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда.
q = It
Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.
q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока.
A = Uq A = UIt
Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д.
Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле.
A – работа электрического тока, [Дж] U – напряжение на концах участка, [В] q – заряд, [Кл] I – сила тока, [А] t – время, [c]
Формула электрической мощности
P = A/t P = UI P = U2/R
Мощность – работа, выполненная в единицу времени.
P – электрическая мощность, [Вт] A – работа электрического тока, [Дж] t – время, [c] U – напряжение на концах участка, [В] I – сила тока, [А] R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца
Q=I2Rt
Закон Джоуля-Ленца при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.
Q – количество теплоты, [Дж] I – сила тока, [А]; t – время, [с]. R – сопротивление, [Ом].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Закон отражения света
Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, при этом угол падения луча равен углу отражения луча.
Закон преломления
sinα/sinγ = n2/n1
При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90°, преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого.
n – показатель преломления одного вещества относительно другого
Формула вычисления абсолютного показателя преломления вещества
n = c/v
Абсолютный показатель преломления вещества – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.
n – абсолютный показатель преломления вещества c – скорость света в вакууме, [м/с] v – скорость света в данной среде, [м/с]
Закон Снеллиуса
sinα/sinγ = v1/v2=n
Закон Снеллиуса (закон преломления света): отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.
Показатель преломления среды
sinα/sinγ = n
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная.
n – показатель преломления среды
Преломляющий угол призмы
δ = α(n – 1)
δ – угол отклонения α – угол падения n – показатель преломления среды
Линейное увеличение оптической системы
Г = H/h
Г – линейное увеличение оптической системы H – размер изображения, [м] h – размер предмета, [м]
Формула оптической силы линзы
D = 1/F
Оптическая сила линзы – способность линзы преломлять лучи.
D – оптическая сила линзы, [дптр] F – фокусное расстояние линзы, [м]
Формула тонкой линзы
1/F = 1/d+1/f
F – фокусное расстояние линзы, [м] d – расстояние от предмета до линзы, [м] f – расстояние от линзы до изображения, [м]
Максимальная результирующая интенсивность
Δt = mT
Δt – максимальная результирующая интенсивность Т – период колебании, [с]
Минимальная результирующая интенсивность
Δt = (2m + 1)T/2
Δt – минимальная результирующая интенсивность Т – период колебании, [с]
Е – энергия кванта излучения, [Дж] ϑ – частота излучения h – постоянная Планка
Закон смещения Вина
λT = b
b – постоянная Вина λ – длина волны, [м] Т – температура черного тела
Закон Стефана-Больцмана
R = ϭT4
ϭ – постоянная Стефана-Больцмана Т – абсолютная температура черного тела R – интегральная светимость абсолютно черного тела
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
А – работа выхода, [Дж] m – масса тела, [кг] v – скорость движения тела, [м/с] ϑ – частота излучения h – постоянная Планка
ФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИИ
Массовое число
M = Z + N
M – массовое число Z – число протонов (электронов), зарядовое число N – число нейтронов
Формула массы ядра
МЯ = МА – Z me
MЯ – масса ядра, [кг] МА – масса изотопа , [кг] me – масса электрона, [кг]
Формула дефекта масс
∆m = Zmp+ Nmn – MЯ
Дефект масс – разность между суммой масс покоя нуклонов, составляющих ядро данного нуклида, и массой покоя атомного ядра этого нуклида.
∆m – дефект масс, [кг] mp – масса протона, [кг] mn – масса нейтрона, [кг]
Формула энергии связи
Есвязи = ∆m c2
Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны).
Есвязи – энергия связи, [Дж] m – масса, [кг] с = 3·108м/с – скорость света
Закон радиоактивного распада
N = N02 –t/T1/2
N0 – первоначальное количество ядер N – конечное количество ядер T – период полураспада, [c] t – время, [c]
Доза поглощенного излучения
D = E/m
D – доза поглощенного излучения, [Гр] E – энергия излучения, [Дж] m – масса тела, [кг]
Эквивалентная доза поглощенного излучения
H = Dk
H – эквивалентная доза поглощенного излучения, [Зв] D – доза поглощенного излучения, [Гр] k – коэффициент качества
Быстро найти нужную формулу для расчета онлайн.
Геометрия. Алгебра.
h — высота на которую опустилось тело за время t
S — расстояние по горизонтали, пройденное телом за время t
V — скорость тела, направленная по касательной к траектории движения, через время t
Vo — начальная скорость тела, которая является составляющей скорости V и направленна по горизонтали (не меняется со временем)
Vg — составляющая скорости V, направленная по вертикали вниз, возникает под воздействием силы тяжести и в начале броска равна нулю
t — время падения тела на высоту h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Используя теорему Пифагора, по формуле, находим численное значение скорости V, а по правилу сложения векторов, можем определить направление , которое всегда будет по касательной к траектории движения :
Формула скорости тела в момент времени t (V):
Формула начальной скорости тела (Vo):
Формула расстояния по горизонтали, которое пролетело тело при падении (S):
Формула высоты, на которую опустилось тело при падении (h):
Формула времени падения тела (t):
Рейтинг: 5 / 5
hmax — максимальная высота
Smax — максимальная дальность полета, если бросок и падение на одном уровне
Sh — расстояние пройденное по горизонтали до момента максимального подъема
tmax — время всего полета
th — время за которое тело поднялось на максимальную высоту
Vo — начальная скорость тела
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для расчета максимальной высоты достигнутое телом, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело. :
Формула для вычисления максимальной высоты, если известны, максимальное расстояние S max или расстояние по горизонтали при максимальной высоте Sh и угол α под которым брошено тело. :
По этой формуле, можно определить максимальную высоту, если известно время th за которое тело поднялось на эту высоту. :
Формула для расчета максимальной дальности полета, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :
или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :
Формула для нахождения расстояния по горизонтали при максимальной высоте, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :
или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :
* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то расстояние Sh ровно в два раза, меньше максимальной дальности броска Smax
Формула для определения времени затраченного на весь полет, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :
* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то время максимального подъема th ровно в два раза, меньше максимального времени tmax
Формула для определения времени за которое тело поднялось на максимальную высоту, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :
Рейтинг: 5 / 5
1. Определить, на какой высоте находится тело, в любой точке траектории движения
h — высота тела в момент времени t
hну — высота ниже уровня броска (принимает отрицательное значение)
S — дальность полета по горизонтали
t — время полета
Vo — начальная скорость тела
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для определения значения высоты тела в момент времени t
Формула для определения значения высоты тела через расстояние S по горизонтали
hну — высота ниже уровня броска, принимает отрицательное значение
2. Найти максимальную высоту, на которую поднялось тело
hmax — максимальная высота
Smax — максимальная дальность полета, если бросок и падение на одном уровне
Sh — расстояние пройденное по горизонтали до момента максимального подъема
tmax — время всего полета
th — время за которое тело поднялось на максимальную высоту
Vo — начальная скорость тела
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для расчета максимальной высоты достигнутое телом, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело. :
Формула для вычисления максимальной высоты, если известны, максимальное расстояние S max или расстояние по горизонтали при максимальной высоте Sh и угол α под которым брошено тело. :
По этой формуле, можно определить максимальную высоту, если известно время th за которое тело поднялось на эту высоту. :
Рейтинг: 0 / 5
1. Формулы максимальной высоты и времени за которое тело поднялось на максимальную высоту
h max
— максимальная высота достигнутая телом за время t
Vк — конечная скорость тела на пике, равная нулю
Vн — начальная скорость тела
t — время подъема тела на максимальную высоту h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула максимальной высоты (h max):
Формула времени за которое тело достигло максимальную высоту (t):
2. Формулы скорости, высоты и времени тела брошенного вертикально вверх под воздействием силы тяжести
h — расстояние пройденное телом за время t
Vн — начальная скорость тела
V — скорость тела в момент времени t
t — время подъема за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула скорости тела в момент времени t (V):
Формула начальной скорости тела (Vн):
Формулы высоты тела в момент времени t (h):
Формулы времени, за которое тело достигло высоту h (t):
Рейтинг: 5 / 5
1. Формулы скорости, высоты, времени
h — раcстояние пройденное телом за время t
Vo — начальная скорость тела
Vk — конечная скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула конечной скорости тела (V):
Формула начальной скорости тела (Vo):
Формула расстояния, которое пролетело тело при падении (h):
Формула времени падения тела (t):
2. Формулы координаты тела, если направление оси OY совпадает с направлением скорости V
h — раcстояние пройденное телом за время t
Vo — начальная скорость тела
Vk — конечная скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Yo , Yк — начальная и конечная координаты тела на оси OY
Формулы конечной координаты тела (Yк ):
3. Формулы координаты тела, если направление оси OY не совпадает с направлением скорости V
h — раcстояние пройденное телом за время t
Vo — начальная скорость тела
Vk — конечная скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Yo , Yк — начальная и конечная координаты тела на оси OY
Формулы конечной координаты тела (Yк):
Рейтинг: 1 / 5
1. Формулы скорости, высоты, времени в условиях свободного падения при начальной скорости равной нулю
h — раcстояние пройденное телом за время t
V — скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние или опустилось на высоту h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула скорости тела в определенный момент времени или на определенной высоте (V):
Формула высоты, на которую опустилось тело или расстояния, которое пролетело тело при падении (h):
Формула времени свободного падения тела вертикально вниз (t):
2. Формулы координаты тела, если направление оси OY совпадает с направлением скорости падующего тела V
h — раcстояние пройденное телом за время t
V — скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Yo , Yк — начальная и конечная координаты тела на оси OY
Формулы конечной координаты тела (Yк):
3. Формулы координаты тела, если направление оси OY не совпадает с направлением скорости V
h — раcстояние пройденное телом за время t
V — скорость тела в момент времени t
t — время падения за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Yo , Yк — начальная и конечная координаты тела на оси OY
Формулы конечной координаты тела (Yк):
Рейтинг: 0 / 5
1. Найти время полета тела на определенной высоте
hв — высота на восходящем участке траектории
hн — высота на нисходящем участке траектории
t — время в момент которого тело находится на высоте hв или hн
Vo — начальная скорость тела
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для определения значения времени, за которое тело поднялось на определенную высоту, на восходящем участке траектории
Формула для определения значения времени, за которое тело поднялось на определенную высоту, на нисходящем участке траектории
Таким образом, одному значению высоты будет соответствовать два значения времени, одно при подъеме, второе при падении.
2. Найти время полета тела пролетевшее определенное расстояние
S — расстояние пройденное по горизонтали
t — время за которое тело прошло расстояние S
Vo — начальная скорость тела
Vx — проекция начальной скорости на ось OX
Vy — проекция начальной скорости на ось OY
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для определения значения времени, за которое пройдено определенное расстояние
3. Значение времени при максимальных значениях высоты и дальности
Smax — максимальная дальность по горизонтали
hmax — максимальная высота
tmax — время всего полета
th — время за которое тело поднялось на максимальную высоту
Vo — начальная скорость тела
Vx — проекция начальной скорости на ось OX
Vy — проекция начальной скорости на ось OY
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для определения значения времени, затраченное на весь полет, если известна начальная скорость или ее проекции
Формула для определения значения времени, на максимальной высоте
Т. к. траектория движения тела симметрична относительно линии максимальной высоты, следовательно — время всего полета, в два раза больше времени затраченного при подъеме на максимальную высоту
Рейтинг: 0 / 5
физика для 7 класса: что такое работа, кпд, время и другие основные понятия предмета
Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня мы рассмотрим основные понятия физики и формулы, которые входят в программу учебника Физика 7 класс. Мы пройдем вкратце весь путь познания в области физики от таких базовых понятий, как объем и масса, до коэффициента полезного действия.
Количественные характеристики тела
Основные понятия физики – суть всех понятий, которые прямо или косвенно описывают природу явлений. Из количественных характеристик тела можно отметить его объем и массу. Приведем определение.
Объем представляет собой показатель того, сколько место занимает тело в пространстве. Уточним, что, если, к примеру, полая сфера и шар одинакового радиуса находятся в пространстве, то это не означает, что обе фигуры занимают в пространстве одинаковое количество места. Поясним это подробнее.
Полая сфера только на первый взгляд занимает столько же места, сколько шар, на деле их объемы различны – внутри сферы пустота, поэтому, рассчитывая объем, необходимо понимать, что объем воздуха внутри не входит в общую формулу.
[stop]Важно! Объем – величина, которая характеризует исключительно место, занимаемое телом. Объем не отражает суть влияние тела на само пространство и на другие тела. Тела одинаковой формы и размеров из совершенно различных материалов будут иметь одинаковые объемы. Формула объема также будет одинакова, как и его численное значение.[/stop]
Для того чтобы характеризовать понятие объема, вспомним о том, каким образом мы измеряли размеры фигур на плоскости. Для этого мы пользовались понятием площадь. У плоских фигур не может быть объема, у объемных фигур может быть площадь, она называется площадью поверхности. Роль объема в физике очень велика, так как она отражает суть его размеров.
Приведем формулы некоторых фигур:
Формула объема параллелепипеда:
V = abc,
где abc – стороны.
Пирамиды:
,
где S – основание, Н – высота.
Конуса:
,
где R – радиус основания, Н – высота.
Цилиндра:
?=?,
где R – радиус основания, Н – высота.
Говоря о массе, необходимо помнить, что эта физическая величина, в отличие от объема, как раз отражает влияние тела на окружающие тела. Масса представляет собой меру инерции тела, это физическая величина, которая определяет его гравитационные характеристики.
Не следует путать вес с массой, поскольку вес – это сила, и она зависит от гравитационных условий, в котором тело «взвешивается».
Путь, время, скорость, ускорение
При движении тела оно проходит множество точек. Совокупность этих точек называется траекторией. Вектор между началом движения и концом называется перемещением. Если тело движется равномерно и прямолинейно, то перемещение, путь и расстояния равны.
При движении с постоянной скоростью тело проходит за равные промежутки времени равные отрезки пути. Его путь можно отметить формулой:
S = vt, где:
v – скорость тела, t – время его пути. Понятие скорости в физике является одним из самых базовых, поскольку отражает общую тенденцию движущегося тела.
Если в течение времени t1 тело прошло расстояние S1, затем, изменив свою скорость, прошло расстояние S2 за время t2, то есть смысл говорить о таком понятии, как средняя скорость.
Явление средней скорости в общем понимании можно рассматривать как среднее арифметическое двух его скоростей:
.
Если тело обе части пути проходило одно и то же расстояние S, то формула времени принимает вид:
.
Запишем время как отношение расстояния к скорости:
.
Тогда из этого соотношения можно получить выражение для средней скорости:
.
Если тело движется не с постоянной скоростью, но в течение одинаковых промежутков времени, его скорость одинаково меняется, то есть смысл говорить о равноускоренном движении (либо равнозамедленном, если скорость снижается, т. е. тело тормозит).
[stop]Важно! Именно равноускоренно двигаются все падающие тела. Ускорение соответствует ускорению свободного падения.[/stop]
Введем понятие ускорения. Если тело двигалось со скоростью v0, спустя время t оно начало двигаться со скоростью v, то ускорением называется величина, равная:
В математике подобное отношение также называют производной скорости по времени. Зависимость скорости от каждого момента времени легко получить, отделив из формулы ускорения скорость:
.
Изобразим график зависимости скорости от времени:
Очевидно, что графиком является прямая, причем тангенсом угла наклона этой прямой будет ускорение.
Площадь трапеции под графиком – расстояние, которое прошло тело. Вычислить эту площадь довольно просто, нам известно, что площадь трапеции является полусуммой ее оснований, умноженной на высоту. Одно основание трапеции равно v0 (как раз место, где прямая пересекает координату скорости), второе основание равно v. Высотой трапеции является ее сторона – время, т.е. t. Таким образом, площадь трапеции (пройденное расстояние) будет равна:
.
Поскольку v = v0 + at, получаем:
.
Таким образом, при равноускоренном движении расстояние равно:
.
В случае, если речь идет о свободном падении, то вместо ускорения во все формулы должно быть поставлено ускорение свободного падения g=9,81 м/с2.
v = v0 + gt;
Если начальная скорость равна нулю, то:
.
Графиком зависимости пути от времени будет парабола (поскольку зависимость квадратичная):
Постараемся найти формулу времени для разных типов движений:
При равномерном движении:
.
При равноускоренном движении:
.
Расчет скорости, пути и времени движения
Вес, сила
Если кинематика занимается изучением того, как именно двигаются тела, то динамика подходит к понятию движения более глубоко – она изучают, почему они двигаются именно так. Здесь появляется понятие силы. Что такое сила в динамике? Данная физическая величина численно отражает уровень воздействия одного тела на другое. Измеряется она в ньютонах.
Больше всего физического смысла данной величины отражается в главных четырех законах, которые носят названия «Три закона Ньютона» и «Закон всемирного тяготения«.
Первый закон Ньютона гласит, что если сумма всех сил равна нулю, то тело движется равномерно. Не стоит путать «сумма всех сил равна нулю» и «на тело не действуют никакие силы».
Знаменитый второй закон Ньютона устанавливает связь между динамической величиной силы, импульса и ускорения:
,
.
При постоянной массе:
F = ma.
В частности, если ускорение представляет собой ускорение свободного падения g, то сила превращается в вес:
Р = mg
Здесь мы на минуту остановимся и постараемся при помощи этих двух законов Ньютона усвоить несколько важных понятий.
Первый закон Ньютона гласит, что лежащее на поверхности тело хотя и находится в состоянии покоя (относительно земли), тем не менее, на него действуют две силы. Вес:
Р = mg
И нормаль (сила реакции опоры). Сумма этих сил равна нулю. Формула первого закона Ньютона может выглядеть таким образом:
Если .
Вес является величиной относительной с точки зрения планет, на которых находятся тела. Например, часто можно услышать ошибочное высказывание: «масса тела на Луне меньше, чем на Земле». Это не так. Массы на всех планетах одинаковые, а вот вес разный, поскольку различается ускорение свободного падения. Именно поэтому космонавты на Луне с такой легкостью подпрыгивали – их вес на Луне был значительно ниже, чем на Земле, ведь Луна их притягивала к себе не так сильно, как Земля.
Третий закон Ньютона гласит, что сила действия равна силе противодействия. Иными словами, чем сильнее мы давим на тело, тем сильнее оно давит на нас. Этот закон отражает равенство силы тяжести и нормали.
.
,
где Fi — сила инерции.
Если есть система тел, то скорость центра масс системы равна:
.
Три закона Ньютона
Закон всемирного тяготения, который еще называют четвертым законом Ньютона, гласит:
,
где G – гравитационная постоянная, m1, m2 – массы притягивающихся тел.
Если в левой части этого равенства указать вес, то получаем формулу для ускорения свободного падения тел на любой планете:
.
Также, из закона всемирного тяготения выводится понятие первой космической скорости, т.е. скорости, при которой тело покидает гравитационное поле. Именно до этой скорости (на Земле она равна 7,9 км/с) разгоняют ракеты, которые необходимо вывести на орбиту.
Первая космическая скорость:
.
Вернемся к понятию веса.
Если тело находится в состоянии покоя, то вес равен:
Р = mg
Если тело движется в системе отсчета, которая движется вверх с ускорением а, то вес равен:
Р = m(g+a)
Если тело движется в системе отсчета, которая движется вверх с ускорением а, то вес равен:
Р = m(g-a)
Эта формула наглядно показывает, что в падающем лифте, где а = g, вес тела будет равен нулю, т.е. тело испытает невесомость.
Если тело движется по выпуклой траектории, то ускорение, действующее на него, – центробежное, а значит вес:
Р=m(g-v2/r).
Если тело движется по вогнутой траектории, то ускорение действующее на него — тоже центробежное и направлена от центра, а значит вес:
Р=m(g+v2/r).
Формула силы трения:
,
где — коэффициент трения, N — нормаль (реакция опоры).
Таким образом, мы познакомились уже с несколькими видами сил – вес (сила тяжести), сила трения, центробежная сила, сила всемирного тяготения (которая является по сути тем же весом, только в более общей форме).
Рассмотрим еще одну силу, которая имеет место в случае деформаций. Она называется силой упругости. Закон Гука для малых деформаций (сжатий или растяжений) гласит, что сила, действующая на тело, длину которого деформировали на х, равна:
Fупр = –kx.
Из этого закона вытекает ряд следствий, например модуль Юнга, который выступает коэффициентом пропорциональности в связи между нормальным напряжением и относительным изменением длины:
.
Центробежная сила
Энергия, работа, мощность, полезное действие
Для того чтобы описывать различные формы взаимодействия материи и ее движение, вводится физическая величина энергия. Если тело прошло расстояние S из-за того, что на него в это время действовала сила F, то энергия этого движения называет работой этого тела. Формула работы записывается таким образом (произведение силы и пройденного пути):
A = FS
Если тело движется со скоростью v, то тело обладает энергией, которая называется кинетической:
.
Если тело приподняли на высоту h, то оно обладает в точке подъеме потенциальной энергией:
E = mgh/.
[stop]Важно ! По сути, потенциальная энергия представляет собой работу силы тяжести. Если сила тяжести mg, а путь, пройденный телом, – высота h, на которую его подняли, то работа A = F[/stop]S = mgh.
При падении тела с высоты Н его потенциальная энергия превращается в кинетическую.
Закон сохранения энергии гласит, что в замкнутых системах энергия сохраняется. Таким образом, если тело подняли на высоту h и отпустили, то скорость, с которой оно будет приземляться, можно вычислить из закона сохранения:
.
Отсюда:
.
Остановимся подробнее на двух законах сохранения: законе сохранения энергии и импульса.
Импульс в замкнутых системах сохраняется, энергия в замкнутых системах сохраняется. В паре эти два закона могут разрешить бесконечное количество задач. Рассмотрим пример.
Кинетическая энергия
Задача на закон сохранения энергии и импульса
Задача. Идеально упругий шарик массой m движется со скоростью v и ударяется о покоящийся шарик массой M. Удар будет центральный, т.е. траектория шарика и ось между их центрами – одна и та же линия.
Какая будет скорость u шарика массой M и скорость v1 шарика массой m после удара?
Решение:
Первый шарик до столкновения обладал импульсом mv. Второй шарик находился в состоянии покоя, т.е. его импульс был равен M∙0 = 0.
Таким образом, в системе двух шариков суммарный импульс до столкновения был равен:
.
После столкновения импульс первого шарика стал равен mv1, а импульс второго шарика составил Mu. Тогда суммарный импульс системы двух шариков после удара равен:
Согласно закону сохранения импульса Р = Р1, а именно:
(1).
Теперь рассмотрим энергии. Кинетическая энергия первого шарика до удара составила . Кинетическая энергия второго шарика равна нулю. После удара первый шарик имеет кинетическую энергию . Второй шарик после удара обладает энергией:.
Согласно закону сохранения энергии:
.
Сократив двойки в знаменателях, получаем:
(2).
Получаем систему из двух выражений (1) и (2).
(*).
Из первого уравнения можем получить выражение для скорости первого шарика после удара:
(3).
Найдем квадрат этой скорости:
.
Найдем значение выражения:
.
Теперь можно подставить это выражение во второе уравнение системы (*):
.
Упрощаем выражение:
.
Выводим квадрат скорости u за скобки:
.
Сокращаем на u:
.
Таким образом, скорость второго шарика после удара составляет:
.
Подставив это в выражение (3), можем найти скорость первого шарика после удара:
.
Это был один из немногих примеров того, каким образом при помощи двух законов сохранения находить величины.
Траты энергии. КПД
Однако, говоря об энергии, следует помнить о ее тратах. Например, если во время работы какой-либо физической системы (движущееся тело или тепловая машина) затраченная энергия Q привела к тому, что система произвела полезную энергию A, то говорят о так называемом коэффициенте полезного действия (КПД). КПД измеряется в процентах, которые численно отображают отношение полезной энергии (которую дает система) ко всей суммарно использованной.
Формулу КПД записывают в таком виде:
,
либо, если в процентах:
.
КПД всегда меньше единицы, поскольку полезная работа не может быть больше суммарной, а закон сохранения энергии должен соблюдаться.
Не существует КПД 100%, поскольку траты (даже самые малые) есть в любых системах.
Формула давления — примеры и условия расчетов » Kupuk.net
Термодинамическая величина зависит от силы, воздействующей на площадь поверхности. Для расчёта применяется формула давления газа, воды, твёрдого тела (Р = mg / S, где р — давление, m — масса, g — ускоренное падение, S — площадь). Явление не зависит от ёмкости сосуда, поэтому считается интенсивным показателем. В условиях равновесия Р одинаково для каждой точки системы. На основе закона работают приборы, по которым определяется р.
Точные науки
Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra). Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.
Из таблицы стандартных конвертеров в физике чаще используются обозначения:
Бары. 1 Бар=105 Па.
Торры либо мм ртутного столба (1 торр равен 133 Па).
Мм вод. столба.
Для определения давления используется сила и площадь: Р = mg / S. Существует зависимость величины от объёма и массы. Для показателя характерно следующее свойство: чем меньше площадь, тем большая сила оказывается на тело. Если давление не изменяется, но увеличивается S, тогда искомый показатель уменьшается.
Главные формулы
При изменении условия агрегатного состояния вещества наблюдаются отличные друг от друга свойства. С учётом этого принципа определяется способ вычисления Р. Для гидростатического состояния используется формула: Р = pgh, где:
р — плотность;
g — ускорение;
h — высота.
Гидростатика применяется к газам. Исключение — вычисление АД. Это объясняется разностью высот и плотностей воздушных масс. От глубины погружения предмета либо объекта зависит значение Р вещества. Так как сила F вычисляется путём умножения m на g, а масса воды — p на V, идеальным вариантом для расчёта давления считается выражение: P = pVg / S. Формула применяется на онлайн-ресурсах, где можно решать задачи по физике и химии.
Если площадь записать в виде S= V/h, тогда Р= pgh. Давление в воде либо иной жидкости вычисляется с учётом изменения верхнего слоя. Это приводит к образованию другого Р. Чтобы найти абсолютную силу, используется формула:
Р = Р0 + 2QH, где:
Р0 — давление неизменяемого слоя;
Q — поверхность натяжения жидкого вещества;
H — среднее значение.
Последний показатель должен сообщаться между первыми двумя, поэтому он считается усреднённым. Для определения значения используются радиусы кривизны: ½ (1/R1+ 1/R2). Каждый вид газа оказывает особенное парциальное давление. Для идеального состояния характерна сумма Р каждого отдельного компонента смеси. Частая ошибка, которую допускают школьники при вычислении давления воздуха — применение только кислорода. Но воздух представлен в виде различных газов:
аргон;
азот.
Для нахождения давления воздушных масс используется формула P=P1+P2+P3…
Виды величины
Давление может быть различным (избыточным, барометрическим). Абсолютное понятие характерно для вещества либо объекта, на которое не оказывают влияния иные газы. Показатель измеряется в Паскалях. Он вычисляется по следующему калькулятору: нормальное Р = Р2 + Р3 или Р = Р2 — Р4.
Начало отсчёта идёт от планеты Земля, силы внутри сосуда, из которого удалён воздух. Величина используется во многих термодинамических формулах. Для определения гравитации используется понятие барометрическое либо атмосферное давление. Оно изменяется с учётом температуры атмосферы, времени, высоты.
В норме показатель равняется 760 мм рт. ст., при этом температура должна соответствовать нулю по Цельсию. Чем выше находится объект от Земли, тем ниже оказывается на него давление. Значение уменьшается на 100 Па через каждый восьмой километр.
В горах вода закипает быстрее, чем в домашних условиях: давление воздействует на температуру кипения. Если оно снижается, уменьшается t. Зависимость сохраняется и в обратном порядке. На подобном свойстве функционируют некоторые кухонные приборы: скороварка, автоклав. При повышении номинального Р внутри поднимается температура.
Для расчётов применяется стандартная формула, где используются переменные:
плотность воздушных масс вблизи уровня Земли;
высота;
ускорение;
температура;
молярная масса.
Если количество частиц задано в молях, используется формула с постоянной величиной К. При проведении расчётов учитывается вероятность изменения температуры, что связано со сменой погоды, набором высоты, географической широтой. Если из атмосферного Р вычесть измеренное, получится избыточная сила. С учётом результата изменяется название показателя:
положительный — манометрический;
отрицательный — вакуумметрический.
Последнее значение не может превышать барометрический уровень. Разница давлений в разных точках называется дифференциальным явлением. Его используют, чтобы определить Р на определённом оборудовании. Такое понятие используется в нефтедобывающей отрасли.
Решение задач
В задачах по физике формулы давления могут выглядеть по-разному. Задача первая: нужно найти Р, оказываемое телом на судно и грунт под водой, когда водолаз находится в движении. Человек весит со снаряжением на суше 180 кг. Площадь стопы равняется 360 кв. см. Сила, с которой человек воздействует на судно равно 180/360 = 0.5 (кгс/см). Используя таблицу, величину можно перевести в Па. Получится 49 кПа. На грунт под водой оказывается сила в 2,46 кПа.
Пример 2: нужно вычислить абсолютное Р воды, если глубина равна 150 м, сила — 765, а масса тела — 1,024 кгс/л. Решение: P = 765/735,6+1,024×150/10=16.4.
Пример 3: ёмкость баллона равна 40 л, давление в нём 150 кгс/см2. Нужно найти V свободных воздушных масс. Решение: начальное Р вычисляется следующим образом: 150+1 = 151 кгс/кв.см. Начальное V равно 40 литров. Свободное V вычисляется p1xнач V/p2=6.04 куб. м. Аналогичным способом решаются задачи, где нужно найти Р любой жидкости, твёрдого объекта, газового вещества.
youtube.com/embed/a4ckOyjz79o»/>
Измерительные приборы
Можно сэкономить время на расчётах, воспользовавшись специальными приборами, функционирующими путём определения давления в соответствующей среде, что схоже с манометром. Их отличия между собой заключаются в инструкции по эксплуатации, сфере использования, точности, области применения.
Чтобы определить АД, понадобится манометр типа барометра. Для определения разряжения (Па меньше атмосферного) понадобится иная разновидность аппарата — вакуумметр. У человека показатель определяется с помощью сфигмоманометра. Большинство пациентов называют такое оборудование неинвазивным тонометром.
Подобные приборы классифицируются на следующие подвиды:
ртутные механические;
полуавтоматические;
автоматические цифровые.
Их погрешность зависит от материалов, используемых в процессе производства и области измерения. Некоторые устройства одновременно измеряют давление и пульс. Они работают автоматически от батареек. За счёт наличия цифрового табло легко узнать результат. Более точными считаются механические.
Чтобы определить Р, понадобится надеть манжет на правую руку больного. Зажав механизм, производится накачка груши. Максимальный и минимальный пределы начинаются с появления, а затем с исчезновения характерного стука. Постепенно механизм ослабляется. Для получения точных данных потребуется опыт работы с механическим тонометром и внимательность. Если наблюдаются колебания давления в воздухе, понадобится дифнамометр либо манометр.
Как найти h в физике? – Обзоры Вики
h = v 0 y 2 2 г . Это уравнение определяет максимальную высоту снаряда над его стартовой позицией и зависит только от вертикальной составляющей начальной скорости.
Отсюда, как найти H треугольника? Заданная площадь треугольника
площадь = с*ч/2 , где b — основание, h — высота. поэтому h = 2 * площадь / b.
Дополнительно Как рассчитать кинетическую энергию? В классической механике кинетическая энергия (КЭ) равна равна половине массы объекта (1/2 * м), умноженной на квадрат скорости. Например, если объект массой 10 кг (m = 10 кг) движется со скоростью 5 метров в секунду (v = 5 м / с), кинетическая энергия равна 125 Джоулей, или (1 / 2 * 10 кг) * 5 м / с2.
Какова формула веса? Вес – это мера силы гравитации, притягивающей объект. Это зависит от массы объекта и ускорения свободного падения, которое составляет 9.8 м/с.2 на земле. Формула для расчета веса: F = м × 9.8 м / с2, где F — вес объекта в Ньютонах (Н), а m — масса объекта в килограммах.
Как найти недостающую длину треугольника?
Как мне узнать, есть ли у меня SOH CAH TOA? SOHCAHTOA — это мнемоническое устройство, помогающее запомнить, какое соотношение соответствует какой функции. 2 / 2 м где p — импульс объекта, а m — масса объекта. Так что здесь и должны быть заданы импульс и масса объекта.
Как рассчитать кинетическую и потенциальную энергию?
Как рассчитать вес по размеру? Умножьте длину на ширину на высоту, чтобы получить кубические дюймы (см). Чтобы получить размерный вес в килограммах, разделите результат в кубических дюймах на 366. Чтобы получить размерный вес в фунтах, разделите результат в кубических дюймах на 166.
Что такое % масс в химии? вес.% означает весовые проценты который иногда записывается как w/w, т.е. [вес растворенного вещества/вес растворителя*100 = процент растворенного вещества в растворе]. В вашем случае 25% тетраметиламмония в метаноле означает, что на каждые 25 г метанола приходится 100 г тетраметиламмония.
Как перевести килограммы в ньютоны?
N — сила в ньютоне. Kg — масса в килограммах. … Кг и Ньютон.
Ценности
Кг в Ньютон
1 кг = 9.81 Н
Ньютон в кг
1N = 0.10197 кг
Как найти две недостающие стороны треугольника? Учитывая две стороны
если сторона a — недостающая сторона, преобразовать уравнение к форме, когда a находится на одной стороне, и извлечь квадратный корень: a = √ (c² — b²)
если нога b неизвестна, то. b = √ (c² — a²)
если гипотенуза c отсутствует, формула имеет вид. c = √ (a² + b²)
Как вы решаете треугольники?
Как найти длину третьей стороны треугольника? Ты можешь использовать Теорема Пифагора найти длину гипотенузы прямоугольного треугольника, если известны длины двух других сторон треугольника, называемых катетами. Иными словами, если вы знаете длины a и b, вы можете найти c.
Работает ли Sohcahtoa на всех треугольниках?
A: Да, это относится только к прямоугольным треугольникам. Если у нас есть наклонный треугольник, мы не можем предположить, что эти триггерные отношения будут работать. У нас есть и другие методы, которые мы узнаем в математическом анализе и тригонометрии, такие как законы синусов и косинусов для обработки этих случаев.
Как найти гипотенузу?
Гипотенуза называется самой длинной стороной прямоугольного треугольника. Чтобы найти самую длинную сторону, мы используем формулу гипотенузы, которая легко выводится из теоремы Пифагора (Гипотенуза)2 = (База)2 + (Высота)2. Формула гипотенузы = √ ((основание)2 + (высота)2) (или) c = √ (a2 + b2).
4.3 Движение снарядов — University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Используйте одномерное движение в перпендикулярных направлениях для анализа движения снаряда.
Рассчитайте дальность, время полета и максимальную высоту снаряда, который запускается и поражает плоскую горизонтальную поверхность.
Найдите время полета и скорость удара снаряда, который приземляется на высоте, отличной от высоты запуска.
Рассчитать траекторию снаряда.
Снарядное движение — это движение объекта, брошенного или отброшенного в воздух, с ускорением только под действием силы тяжести. Применения движения снаряда в физике и технике многочисленны. Некоторые примеры включают метеоры, когда они входят в атмосферу Земли, фейерверки и движение любого мяча в спорте. Такие объекты называются снарядов , а их путь называется траекторией. Движение падающих объектов, описанное в разделе «Движение по прямой линии», представляет собой простой одномерный тип движения снаряда, в котором нет горизонтального движения. В этом разделе мы рассматриваем двумерное движение снаряда и не учитываем влияние сопротивления воздуха.
Наиболее важным фактом, который следует помнить, является то, что движений вдоль перпендикулярных осей являются независимыми и поэтому могут быть проанализированы отдельно. Мы обсуждали этот факт в разделе «Векторы смещения и скорости», где увидели, что вертикальное и горизонтальное движения независимы. Ключом к анализу двумерного движения снаряда является разбиение его на два движения: одно по горизонтальной оси, а другое по вертикальной. (Этот выбор осей является наиболее разумным, потому что ускорение, вызванное силой тяжести, является вертикальным; таким образом, нет никакого ускорения вдоль горизонтальной оси, когда сопротивление воздуха незначительно.) Как обычно, мы называем горизонтальную ось x — ось и вертикальная ось y — ось. Мы не обязаны использовать этот выбор осей; это просто удобно в случае гравитационного ускорения. В других случаях мы можем выбрать другой набор осей. На рис. 4.11 показано обозначение перемещения, где мы определяем s→s→ как полное перемещение, а x→x→ и y→y→ — его составляющие векторы вдоль горизонтальной и вертикальной осей соответственно. Величины этих векторов равны s , х и y .
Рисунок
4.11
Полное перемещение с футбольного мяча в точке на его пути. Вектор s→s→ имеет компоненты x→x→ и y→y→ вдоль горизонтальной и вертикальной осей. Его величина составляет s , и он составляет угол Φ с горизонтом.
Чтобы полностью описать движение снаряда, мы должны включить скорость и ускорение, а также перемещение. Мы должны найти их компоненты по x- и y -оси. Предположим, что все силы, кроме гравитации (такие, например, как сопротивление воздуха и трение), пренебрежимо малы. Определив положительное направление как восходящее, компоненты ускорения получаются очень простыми:
с2).
Поскольку гравитация вертикальна, ax=0.ax=0. Если ax=0,ax=0, это означает, что начальная скорость в направлении x равна конечной скорости в направлении x , или vx=v0x.vx=v0x. С этими условиями на ускорение и скорость мы можем записать кинематическое уравнение 4.11 через уравнение 4.18 для движения в однородном гравитационном поле, включая остальные кинематические уравнения для постоянного ускорения из движения с постоянным ускорением. Кинематические уравнения движения в однородном гравитационном поле переходят в кинематические уравнения с ay=−g,ax=0:ay=−g,ax=0:
Горизонтальное движение
v0x=vx,x=x0+vxtv0x=vx,x=x0+vxt
4.19
Вертикальное движение
y=y0+12(v0y+vy)ty=y0+12(v0y+ vy) t
4,20
vy = v0y -gtvy = v0y -gt
4,21
y = y0+v0yt -12gt2y = y0+v0yt -12gt2
4,22
vy2 = v0y -2gt2
4,22
vy2 = v0y -2gt2
4,22
vy2gy2gt2
4,22
VY2GY2GT2
4,22
VY2GY2GT2
4,22
vyt -12gt2
vy2=v0y2−2g(y−y0)
4,23
Используя эту систему уравнений, мы можем анализировать движение снаряда, учитывая некоторые важные моменты.
Стратегия решения проблем
Движение снаряда
Разделите движение на горизонтальную и вертикальную составляющие вдоль осей x и y . Величины компонент смещения s→s→ по этим осям равны x и лет. Величины компонентов скорости v→v→ равны vx=vcosθandvy=vsinθ,vx=vcosθandvy=vsinθ, где v — модуль скорости, а θ — ее направление относительно горизонтали, как показано на Рисунок 4.12.
Рассматривайте движение как два независимых одномерных движения: одно по горизонтали, а другое по вертикали. Используйте кинематические уравнения для горизонтального и вертикального движения, представленные ранее.
Найдите неизвестные в двух отдельных движениях: горизонтальном и вертикальном. Обратите внимание, что единственной общей переменной между движениями является время t . Процедуры решения задач здесь такие же, как и для одномерной кинематики, и проиллюстрированы в следующих решенных примерах.
Рекомбинируйте величины в горизонтальном и вертикальном направлениях, чтобы найти полное перемещение s→s→ и скорость v→.v→. Найдите величину и направление смещения и скорости, используя
Рисунок
4.12
(а) Мы анализируем двумерное движение снаряда, разбивая его на два независимых одномерных движения вдоль вертикальной и горизонтальной осей. (b) Горизонтальное движение простое, потому что ax=0ax=0, а vxvx — константа. (в) Скорость в вертикальном направлении начинает уменьшаться по мере подъема объекта. В высшей точке вертикальная скорость равна нулю. Когда объект снова падает на Землю, вертикальная скорость снова увеличивается по величине, но указывает направление, противоположное начальной вертикальной скорости. (г) x и y движений рекомбинируются для получения общей скорости в любой заданной точке траектории.
Пример
4.7
Снаряд фейерверка взрывается высоко и прочь
Во время фейерверка снаряд взлетает в воздух с начальной скоростью 70,0 м/с под углом 75,0°75,0° над горизонтом, как показано на рис. 4.13. Взрыватель рассчитан на воспламенение снаряда, когда он достигает своей высшей точки над землей. а) Вычислите высоту взрыва снаряда. б) Сколько времени проходит между запуском снаряда и взрывом? в) Чему равно горизонтальное перемещение снаряда при взрыве? г) Чему равно полное перемещение от точки запуска до высшей точки?
Рисунок
4.13
Траектория снаряда фейерверка. Взрыватель предназначен для подрыва снаряда в высшей точке его траектории, которая находится на высоте 233 м и на расстоянии 125 м по горизонтали.
Стратегия
Движение можно разбить на горизонтальное и вертикальное движения, в которых ax=0ax=0 и ay=-g. ay=-g. Затем мы можем определить x0x0 и y0y0 равными нулю и найти нужные величины.
Раствор
(а) Под «высотой» мы подразумеваем высоту или вертикальное положение y выше начальной точки. Высшая точка любой траектории, называемая вершиной , достигается, когда vy=0.vy=0. Поскольку мы знаем начальную и конечную скорости, а также начальное положение, мы используем следующее уравнение, чтобы найти y :
vy2=v0y2−2g(y−y0).vy2=v0y2−2g(y−y0).
Поскольку y0y0 и vyvy равны нулю, уравнение упрощается до
0=v0y2−2gy.0=v0y2−2gy.
Решение для y дает
y=v0y22g.y=v0y22g.
Теперь мы должны найти v0y,v0y, составляющую начальной скорости в направлении y . Она определяется как v0y=v0sinθ0,v0y=v0sinθ0, где v0v0 — начальная скорость 70,0 м/с, а θ0=75°θ0=75° — начальный угол. Таким образом,
Обратите внимание, что, поскольку значение up положительно, начальная вертикальная скорость положительна, как и максимальная высота, но ускорение от силы тяжести отрицательно. Отметим также, что максимальная высота зависит только от вертикальной составляющей начальной скорости, так что любой снаряд с начальной вертикальной составляющей скорости 67,6 м/с достигает максимальной высоты 233 м (без учета сопротивления воздуха). Числа в этом примере разумны для больших фейерверков, снаряды которых действительно достигают такой высоты перед взрывом. На практике сопротивлением воздуха нельзя полностью пренебречь, поэтому начальная скорость должна быть несколько больше заданной, чтобы достичь той же высоты.
(b) Как и во многих физических задачах, существует более одного способа решения для времени, когда снаряд достигает своей высшей точки. В этом случае проще всего использовать vy=v0y-gt.vy=v0y-gt. Поскольку vy=0vy=0 на вершине, это уравнение сводится к простому виду м/с9,80 м/с2=6,90 с.
Это время подходит и для больших фейерверков. Если вы можете увидеть запуск фейерверка, обратите внимание, что проходит несколько секунд, прежде чем снаряд взорвется. Другой способ найти время — использовать y=y0+12(v0y+vy)t.y=y0+12(v0y+vy)t. Это оставлено вам в качестве упражнения для выполнения.
(c) Поскольку сопротивлением воздуха можно пренебречь, ax=0ax=0, а горизонтальная скорость постоянна, как обсуждалось ранее. Горизонтальное смещение представляет собой произведение горизонтальной скорости на время по формуле x=x0+vxt,x=x0+vxt, где x0x0 равно нулю. Таким образом,
x=vxt,x=vxt,
, где vxvx — составляющая скорости x , которая определяется выражением
Время t для обоих движений одинаково, поэтому x равно
x=(18,1 м/с)6,90 с=125 м. x=(18,1 м/с)6,90 с=125 м.
Горизонтальное движение с постоянной скоростью при отсутствии сопротивления воздуха. Найденное здесь горизонтальное смещение может быть полезно для предотвращения падения фрагментов фейерверка на зрителей. Когда снаряд взрывается, большое влияние оказывает сопротивление воздуха, и многие осколки приземляются прямо под ним.
(d) Горизонтальная и вертикальная составляющие смещения были только что рассчитаны, поэтому все, что здесь нужно, это найти величину и направление смещения в самой высокой точке: 9
|с→|=1252+2332=264м|с→|=1252+2332=264м
Φ=tan−1(233125)=61,8°. Φ=tan−1(233125)=61,8°.
Обратите внимание, что угол вектора смещения меньше начального угла запуска. Чтобы понять, почему это так, просмотрите рисунок 4.11, на котором показана кривизна траектории по направлению к уровню земли.
При решении примера 4.7(а) выражение, которое мы нашли для y , справедливо для любого движения снаряда, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь. Назовите максимальную высоту г = ч . Тогда
ч=v0y22g.h=v0y22g.
Это уравнение определяет максимальную высоту снаряда над точкой старта и зависит только от вертикальной составляющей начальной скорости.
Проверьте свое понимание
4.3
Камень брошен горизонтально со скалы высотой 100,0 м 100,0 м со скоростью 15,0 м/с. (a) Определите начало системы координат. б) Какое уравнение описывает горизонтальное движение? в) Какие уравнения описывают вертикальное движение? г) Какова скорость камня в момент удара?
Пример
4,8
Расчет движения снаряда: теннисист
Теннисист выиграл матч на стадионе имени Артура Эша и ударил мячом по трибунам со скоростью 30 м/с и под углом 45°45° над горизонтом (рис. 4.14). На пути вниз мяч ловится зрителем на высоте 10 м над точкой удара по мячу. а) Вычислите время, за которое теннисный мяч достигнет зрителя. б) Каковы модуль и направление скорости мяча в момент удара?
Рисунок
4.14
Траектория попадания теннисного мяча в трибуны.
Стратегия
Опять же, разложение этого двумерного движения на два независимых одномерных движения позволяет нам найти нужные величины. Время нахождения снаряда в воздухе определяется только его вертикальным движением. Таким образом, мы сначала решим для t . Пока мяч поднимается и падает вертикально, горизонтальное движение продолжается с постоянной скоростью. В этом примере запрашивается конечная скорость. Таким образом, мы рекомбинируем результаты по вертикали и горизонтали, чтобы получить v→v→ в последний момент времени t , определенные в первой части примера.
Раствор
(a) Пока мяч находится в воздухе, он поднимается, а затем падает в конечное положение на 10,0 м выше начальной высоты. Мы можем найти время для этого, используя уравнение 4.22:
y=y0+v0yt−12gt2.y=y0+v0yt−12gt2.
Если принять начальное положение y0y0 равным нулю, то конечное положение будет y = 10 м. Начальная вертикальная скорость – это вертикальная составляющая начальной скорости:
Использование квадратичной формулы дает t = 3,79 с и t = 0,54 с. Поскольку мяч находится на высоте 10 м два раза на протяжении своей траектории — один раз по пути вверх и один раз по пути вниз — мы принимаем более длинное решение для времени, которое требуется мячу, чтобы достичь зрителя:
t=3,79 с. t=3,79 с.
Время движения снаряда полностью определяется вертикальным движением. Таким образом, любой снаряд, имеющий начальную вертикальную скорость 21,2 м/с и приземлившийся на 10,0 м ниже начальной высоты, находится в воздухе 3,79 с.
(б) Мы можем найти конечные горизонтальную и вертикальную скорости vxvx и vyvy, используя результат (а). Затем мы можем объединить их, чтобы найти модуль полного вектора скорости v→v→ и угол θθ, который он образует с горизонтом. Поскольку vxvx является постоянным, мы можем найти его в любом горизонтальном положении. Мы выбираем начальную точку, потому что знаем и начальную скорость, и начальный угол. Следовательно,
θv=tan-1(vyvx)=tan-1(-15,921,2)=36,9° ниже горизонта. θv=tan-1(vyvx)=tan-1(-15,921,2)=36,9° ниже горизонт.
Значение
(a) Как упоминалось ранее, время движения снаряда полностью определяется вертикальным движением. Таким образом, любой снаряд, имеющий начальную вертикальную скорость 21,2 м/с и приземлившийся на 10,0 м выше начальной высоты, находится в воздухе 3,79 с. (b) Отрицательный угол означает, что скорость на 36,9°36,9° ниже горизонтали в точке удара. Этот результат согласуется с тем фактом, что мяч ударяется в точку по другую сторону от вершины траектории и, следовательно, имеет отрицательное значение 9.0019 y составляющая скорости. Величина скорости меньше, чем величина начальной скорости, которую мы ожидаем, поскольку она воздействует на высоту 10,0 м над уровнем запуска.
Время полета, траектория и дальность
Интерес представляют время полета, траектория и дальность полета снаряда, запущенного на плоской горизонтальной поверхности и упавшего на эту же поверхность. В этом случае кинематические уравнения дают полезные выражения для этих величин, которые выводятся в следующих разделах.
Время полета
Мы можем определить время полета снаряда, который одновременно запускается и ударяется о плоскую горизонтальную поверхность, выполняя некоторые манипуляции с кинематическими уравнениями. Заметим, что положение и перемещение в y должны быть равны нулю при запуске и при ударе о ровную поверхность. Таким образом, приравняем смещение в y к нулю и найдем
Это время полета снаряда, выпущенного с ударом о плоскую горизонтальную поверхность. Уравнение 4.24 неприменимо, когда снаряд приземляется на другой высоте, чем он был запущен, как мы видели в примере 4.8, где теннисист отбивает мяч в трибуны. Другое решение, t = 0, соответствует моменту запуска. Время полета линейно пропорционально начальной скорости в y направление и обратно пропорционально g . Таким образом, на Луне, где гравитация составляет одну шестую от земной, снаряд, запущенный с той же скоростью, что и на Земле, будет находиться в воздухе в шесть раз дольше.
Траектория
Траекторию снаряда можно найти, исключив переменную времени t из кинематических уравнений для произвольных t и решив y ( x ). Мы берем x0=y0=0x0=y0=0, поэтому снаряд запускается из начала координат. Кинематическое уравнение для х дает
х=v0xt⇒t=xv0x=xv0cosθ0.x=v0xt⇒t=xv0x=xv0cosθ0.
Подстановка выражения для t в уравнение для положения y=(v0sinθ0)t−12gt2y=(v0sinθ0)t−12gt2 дает
Позиция y равна нулю как для точки запуска, так и для точки удара, так как мы снова рассматриваем только плоскую горизонтальную поверхность. Установка y = 0 в этом уравнении дает решения х = 0, что соответствует точке запуска, и
х=2v02sinθ0cosθ0g,x=2v02sinθ0cosθ0g,
, соответствующий точке удара. Используя тригонометрическое тождество 2sinθcosθ=sin2θ2sinθcosθ=sin2θ и установив для диапазона x = R , мы находим
R=v02sin2θ0g.R=v02sin2θ0g.
4,26
Обратите внимание, что уравнение 4.26 справедливо только для запуска и удара о горизонтальную поверхность. Мы видим, что размах прямо пропорционален квадрату начальной скорости v0v0 и sin2θ0sin2θ0 и обратно пропорционален ускорению свободного падения. Таким образом, на Луне дальность была бы в шесть раз больше, чем на Земле, при той же начальной скорости. Кроме того, из коэффициента sin2θ0sin2θ0 мы видим, что диапазон максимален при 45°.45°. Эти результаты показаны на рис. 4.15. В (а) мы видим, что чем больше начальная скорость, тем больше радиус действия. На (b) мы видим, что диапазон максимален при 45°.45°. Это верно только для условий, в которых не учитывается сопротивление воздуха. Если учитывать сопротивление воздуха, максимальный угол несколько меньше. Интересно, что один и тот же диапазон найден для двух начальных углов запуска, которые в сумме составляют 90°.90°. Снаряд, запущенный с меньшим углом, имеет более низкую вершину, чем больший угол, но оба они имеют одинаковую дальность.
Рисунок
4.15
Траектории снарядов на ровной местности. (а) Чем больше начальная скорость v0,v0, тем больше диапазон для данного начального угла. (б) Влияние начального угла θ0θ0 на дальность полета снаряда с заданной начальной скоростью. Обратите внимание, что диапазон одинаковый для начальных углов 15°15° и 75°,75°, хотя максимальная высота этих путей различна.
Пример
4.9
Сравнение ударов по гольфу
Игрок в гольф оказывается в двух разных ситуациях на разных лунках. На второй лунке он находится в 120 м от грина и хочет отбить мяч на 90 м и дать ему вылететь на грин. Он направляет удар низко к земле под углом 30 ° 30 ° к горизонтали, чтобы мяч мог катиться после удара. На четвертой лунке он находится в 90 м от грина и хочет, чтобы мяч упал с минимальным количеством качения после удара. Здесь он направляет выстрел под углом 70°70° к горизонтали, чтобы свести к минимуму качение после удара. Оба выстрела попали в ровную поверхность.
а) Какова начальная скорость мяча у второй лунки?
(б) Какова начальная скорость мяча у четвертой лунки?
(c) Напишите уравнение траектории для обоих случаев.
(d) Нарисуйте траектории.
Стратегия
Мы видим, что уравнение дальности имеет начальную скорость и угол, поэтому мы можем найти начальную скорость как для (а), так и для (б). Когда у нас есть начальная скорость, мы можем использовать это значение для записи уравнения траектории.
(d) Используя графическую утилиту, мы можем сравнить две траектории, показанные на рис. 4.16.
Рисунок
4.16
Две траектории мяча для гольфа с дальностью 90 м. Точки удара обоих находятся на том же уровне, что и точка запуска.
Значение
Начальная скорость выстрела под углом 70°70° больше, чем начальная скорость выстрела под углом 30°.30°. Обратите внимание на рис. 4.16, что если бы два снаряда были запущены с одинаковой скоростью, но под разными углами, снаряды имели бы одинаковую дальность, пока углы были бы меньше 90°.90°. Углы запуска в этом примере складываются, чтобы получить число больше 90°,90°. Таким образом, выстрел под углом 70°70° должен иметь большую стартовую скорость, чтобы достичь 90 м, иначе он попадет на более короткое расстояние.
Проверьте свое понимание
4.4
Если бы два удара для гольфа в примере 4.9 были произведены с одинаковой скоростью, какой удар имел бы наибольшую дальность?
Когда мы говорим о дальности полета снаряда на ровной поверхности, мы предполагаем, что R очень мала по сравнению с окружностью Земли. Однако, если диапазон большой, Земля изгибается ниже снаряда, и ускорение, возникающее в результате силы тяжести, меняет направление вдоль траектории. Дальность больше, чем предсказывается уравнением дальности, приведенным ранее, потому что снаряд должен упасть дальше, чем на ровной поверхности, как показано на рис. 4.17, основанном на рисунке Ньютона.0019 Принципы. Если начальная скорость достаточно велика, снаряд выходит на орбиту. Поверхность Земли опускается на 5 м каждые 8000 м. За 1 с тело без сопротивления воздуха падает с высоты 5 м. Таким образом, если объекту придать горизонтальную скорость 8000 м/с (или 18 000 миль/ч) вблизи поверхности Земли, он выйдет на орбиту вокруг планеты, потому что поверхность непрерывно отклоняется от объекта. Это примерно скорость космического корабля «Шаттл» на низкой околоземной орбите, когда он работал, или любого спутника на низкой околоземной орбите. Эти и другие аспекты орбитального движения, такие как вращение Земли, более подробно рассматриваются в «Гравитации».
Рисунок
4.17
Снаряд к спутнику. В каждом показанном здесь случае снаряд запускается с очень высокой башни, чтобы избежать сопротивления воздуха. С увеличением начальной скорости диапазон увеличивается и становится длиннее, чем он был бы на ровной поверхности, потому что Земля изгибается под его траекторией. При скорости 8000 м/с достигается орбита.
Постоянная Планка — значение, формула, символ, приложения и примеры
Изначально считалось, что энергия непрерывна. Однако после долгих исследований Макс Планк пришел к выводу, что энергия по своей природе не непрерывна, а дискретна и состоит из небольших пакетов, на которые указывают маленькие невидимые частицы, называемые фотонами. Эти частицы несут энергию, и эта энергия, которая была перенесена, определяется постоянной Планка. Чтобы узнать больше о постоянной Планка — значении, формуле, символе, приложениях и примерах, студенты теперь могут узнать больше об этом через Vedantu.
Энергия, которая высвобождается в виде пакетов или фрагментов прерывистым образом, известна как фотоны, где энергия каждого фотона прямо пропорциональна частоте, т. е. Е, и зависит от f.
E ∝ f, E = k x h x u….(1) (k – число фотонов, целое число)
Здесь h называется постоянной Планка.
На этой странице мы узнаем о следующем:
постоянная Планка
Value of Planck’s constant
Deriving Planck’s constant formula in both MKS and CGS unit
Planck’s constant units and dimensional formula
Planck’s constant symbol
Applications of Planck’s constant with examples
Наглядные примеры для понимания основ этой темы.
В чем суть квантовой теории Планка?
Немецкий физик-теоретик доктор Макс Планк выдвинул теорию, известную как квантовая теория Планка. Эта теория утверждает: Энергия, излучаемая или свернутая, не вечна, а находится в форме пакетов, называемых квантами. Эта энергия известна как «квант энергии». Для одного пакета мы называем это квантами, где кванты — это целочисленное значение, в отличие от непрерывного энергоснабжения, которое имеет переменные значения: 1 или 1,1 или 1,2…
Пакеты — это единицы энергии, и в общем смысле они называются квантами, тогда как фотоны — это термин, используемый для пакетов в терминах видимого света.
Рассмотрим это уравнение:
E = h x c/λ….(2)
h = 6,626 x 10⁻³⁴
c = 3 x 10⁸ м/с
Подставьте это значение в приведенное выше уравнение 900(2)
(6,626 x 10⁻³⁴) * (3 x 10⁸)/λ
(19,878 x 10⁻²⁶)/λ ∽ (2 x 10²⁵)/λ
Получаем,
M = (2 x)10² λ
Это значение энергии одного фотона, а для «k» фотонов оно будет:
E = (k x 2 x 10²⁵)/λ
Значение E рассчитывается только для длины волны λ, выраженной в метрах. Если λ дано в любой другой единице измерения, скажем, в ангстремах, просто мы можем преобразовать 1 ангстрем в метры (1 ангстрем = 10⁻¹⁰м), где h — постоянная Планка, а h — энергия кванта электромагнитного излучения, деленная на его частота.
Постоянная Планка h измеряется в джоулях-секундах в системе СИ.
h = 6,626 x 10⁻³⁴
и электронвольт или (эВ) в системе М.К.С.
1 эВ = 1,6 x 10⁻¹⁹ Дж
E = (12400/λ) эВ для λ в Å.
E = (1240/λ) эВ для λ в нм.
Value for λ when E = 4.13 V
E = 12400/λ
4.13 = 12400/λ
λ = 12400/4.13 = 3000 Å
Эксперименты, использованные для определения постоянной Планка:
Для определения постоянной Планка использовались два эксперимента, которые можно представить следующим образом:
1. Весы Киббла
2. Рентгеновская плотность кристаллов метод
Весы Киббла:
Это точные весы, названные в честь изобретателя Брайана Киббла в 1975 году. Они предназначены для уравнивания одной из возникающих сил с другой. В этом случае вес пробной массы точно уравновешивается силой, возникающей при пропускании электрического тока через катушку с проволокой, погруженную в окружающее магнитное поле.
Метод рентгеновской плотности кристаллов:
Этот метод является основным методом, используемым для определения постоянной Планка. Здесь используются кристаллы кремния, которые доступны в полупроводниковой промышленности высокого качества и чистоты.
Что особенного в постоянной Планка?
Черное тело — идеализированное физическое тело, поглощающее все электромагнитное излучение. При нагревании он отражает падающий на него свет, но тоже с различной длиной волны.
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Здесь на этом графике мы можем наблюдать, что меньше длина волны, меньше излучение волн, затем наступает время, когда мы получаем максимум длина волны, Vmax, что означает максимальное излучение.
Vmax — это положение, показанное пиком на графике в видимом свете.
Здесь происходит то, что когда мы идем дальше, длина волны продолжает увеличиваться, но излучение волн продолжает уменьшаться и продолжается дальше, мы видим, что излучение волн ничтожно мало, но не равно нулю. (Излучаются все длины волн любого количества и независимо от частоты).
Но из теоретических выводов вы, должно быть, заметили на кривой, что от начала до точки, когда длина волны максимальна, график демонстрирует симметрию, но что происходит после этого? Излучение волн максимально, даже когда длина волны меньше.
Есть большая разница, когда длина волны меньше. Модификация вышеупомянутой концепции была предложена великим немецким физиком-теоретиком по имени доктор Макс Планк.
Где он рассматривал свет как форму «k» количества кусков или пакетов, называемых фотонами по соотношению.
E = k x h x f, где k число фотонов.
После его экспериментов экспериментальные и теоретические кривые, которые не были симметричны друг другу, стали симметричными, что свидетельствует о том, что теория, данная доктором Планком, была правильной.
Резюме
При нагревании железного стержня излучается свет всех длин волн, но человеческий глаз может воспринимать только тот свет, который имеет максимальную длину волны Vmax.
Мы оцениваем температуру звезд, наблюдая Vmax излучаемого света.
Объяснение урока: Кинетическая энергия фотоэлектронов
В этом объяснении мы узнаем, как рассчитать максимально возможную кинетическую энергию электронов, выбрасываемых с поверхности.
металла за счет фотоэффекта.
Фотоэлектрический эффект представляет собой процесс ухода электронов с поверхности металла после поглощения электромагнитного излучения. Экспериментальная установка, используемая для наблюдения фотоэлектрического эффекта, показана на диаграмме ниже.
Две отдельные металлические пластины присоединены к цепи, к которой последовательно подключен амперметр. Металлические пластины заключены в
вакуумную камеру, чтобы воздух не влиял на эксперимент. Свет направляется на одну из металлических пластин. Если падающий свет
имеет достаточно большую энергию, электроны выбрасываются с поверхности металла. Эти выброшенные электроны известны как
«фотоэлектроны». Амперметр регистрирует ток, когда фотоэлектроны достигают соседней пластины.
Вспомните, что свет можно смоделировать как частицу. Частицы света известны как фотоны. Каждый фотон имеет дискретное количество
энергия, 𝐸, описываемая формулой
𝐸=ℎ𝑓,
где ℎ представляет постоянную Планка, а 𝑓 представляет частоту фотона.
Каждый отдельный падающий фотон передает энергию одному электрону на поверхности металла. Электрон покинет поверхность
если у фотона достаточно большая энергия. Поскольку энергия фотона определяется частотой, амплитуда не имеет значения.
световой волны — фотоэлектрический эффект индуцируется до тех пор, пока свет имеет достаточно высокую частоту. Отношение
между энергией и частотой, а также независимость этих значений от амплитуды показана в таблице ниже.
Теперь, когда мы установили основы фотоэффекта, давайте более подробно рассмотрим передачу энергии между
фотоны и электроны.
Напомним, что атомные ядра имеют электроны на дискретных энергетических уровнях. На каждом уровне электроны имеют разное количество энергии. которые удерживают их связанными с атомной системой; это количество энергии называется «работой выхода». Мы можем рассмотреть
работа выхода, обозначаемая 𝑊, как барьер, который удерживает электрон связанным с материалом. Если количество энергии
электрону передается больше работы выхода, барьер преодолевается и электрон освобождается от своей связи.
Проводящие материалы, такие как металлы, имеют относительно низкую работу выхода. Таким образом, самые внешние электроны на поверхности металла могут несколько
легко покидают материал, если они получают достаточно энергии. Это то, что происходит при фотоэффекте.
Если электрон получает количество энергии, превышающее работу выхода, оставшаяся энергия становится кинетической энергией электрона.
электрон. Это можно наблюдать, поскольку фотоэлектроны часто покидают поверхность металла со значительными скоростями.
Мы можем определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона, если мы знаем энергию, испускаемую фотоном и
работа выхода для поверхности металла. Количество кинетической энергии, которое имеет результирующий фотоэлектрон, равно энергии
что фотон перешел к ней за вычетом работы выхода, которую нужно было преодолеть.
Определим эту связь формально.
Определение: максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона при заданной частоте
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона определяется выражением
𝐸=ℎ𝑓−𝑊,макс.
где ℎ — постоянная Планка, 𝑓 — частота падающего фотона, а
𝑊 — работа выхода поверхности металла.
Мы попрактикуемся в использовании этого уравнения на следующем примере.
Пример 1. Расчет максимальной кинетической энергии фотоэлектронов
Полированная металлическая поверхность в вакууме освещается светом лазера, что приводит к испусканию электронов из
поверхность металла. Свет имеет частоту
2,00×10 Гц. Рабочая функция
металла 1,40 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия этого
электроны могут иметь? Используйте значение
4,14×10 эВ⋅с для
постоянная Планка. Дайте ответ в электрон-вольтах.
Ответ
Начнем с того, что вспомним уравнение для максимальной кинетической энергии фотоэлектрона:
𝐸=ℎ𝑓−𝑊.max
Нам даны значения для ℎ, 𝑓 и 𝑊; подставляя их, имеем
𝐸=4,14×10⋅2,00×10−1,40=6,88.maxэВсГцэВэВ
Таким образом, мы нашли, что максимальная кинетическая энергия, которой могут обладать электроны, равна
6,88 эВ.
Часто бывает полезно нарисовать уравнение для максимальной кинетической энергии фотоэлектрона. График фотоэлектронной кинетики
энергия в зависимости от частоты падающего фотона показана ниже.
Напомним, что для того, чтобы электрон был выброшен, падающий фотон должен иметь достаточно высокую частоту (и, следовательно, энергию), чтобы
преодолеть трудовую функцию. По этой причине мы записываем нулевую энергию фотоэлектронов для низкочастотного света, как показано на
горизонтальная часть графика. Это показывает, где падающий свет имеет слишком низкую энергию, чтобы удалить электроны, поэтому мы обнаруживаем
нет фотоэлектронов и нет кинетической энергии.
Однако при достаточно высокой частоте фотонов работа выхода преодолевается. Напомним, что работа выхода материала – это
постоянное значение, поэтому после его преодоления кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается по мере того, как частота падающего фотона
увеличивается. Таким образом, 𝐸max прямо пропорционально 𝑓, и соотношение
линейный, как показано на наклонной, возрастающей части графика.
Мы можем определить определенные свойства аппарата, анализируя его график зависимости 𝐸max от
𝑓. В частности, нас интересует точка, в которой график отклоняется от горизонтальной оси, как выделено
на рисунке ниже. Эта точка возникает при пороговом значении частоты, которое мы будем называть 𝑓.
Это определяет поворотный момент в эксперименте, когда фотоны передают ровно столько энергии, сколько необходимо для выброса электронов. Здесь «остаточная» кинетическая энергия фотоэлектронов равна нулю, так как энергия фотона
едва хватает для преодоления работы выхода.
Мы можем использовать эту информацию для экспериментального определения работы выхода материала. Для начала переставим
формула максимальной кинетической энергии для решения для 𝑊:
𝑊=ℎ𝑓−𝐸.max
Напомним, что 𝐸=0max на пороговой частоте, 𝑓. Замена этих
значения в, мы имеем
𝑊=ℎ𝑓.
Таким образом, на пороговой частоте работа выхода равна энергии падающего фотона. будем практиковать этот метод
определения работы выхода в следующих нескольких примерах.
Пример 2. Определение работы выхода с помощью графика зависимости энергии электронов от энергии фотонов
Перестраиваемый лазер используется для освещения поверхности металла светом различной частоты. Выше определенного
частота света, электроны испускаются с поверхности металла. График показывает максимальную кинетическую энергию
испускаемых электронов против энергии фотонов. Какова работа выхода металла?
Ответить
Этот график иллюстрирует взаимосвязь между энергией падающего фотона и максимальной кинетической энергией фотоэлектрона. покидая поверхность металла. Вспомните уравнение, связывающее эти значения,
𝐸=ℎ𝑓−𝑊,макс.
где ℎ𝑓 описывает энергию падающего фотона с учетом его частоты, 𝑓 и планковского
постоянная, ℎ. Мы хотим найти работу выхода для этой металлической поверхности, поэтому изменим это уравнение следующим образом:
решить для 𝑊:
𝑊=ℎ𝑓−𝐸.max
Мы можем использовать значения координат из любой точки на графике для подстановки в это уравнение. Как правило, самое простое указание на
работать на «пороговой частоте» 𝑓, или горизонтальном пересечении графика,
потому что 𝐸=0max в этот момент. Таким образом, мы можем исключить член 𝐸max
в уравнении, и мы остаемся с
𝑊=ℎ𝑓.
Следовательно, энергия фотона в этой точке равна работе выхода материала.
График пересекает горизонтальную ось на уровне 2,6 эВ, поэтому мы
нашли, что работа выхода металла равна 2,6 эВ.
Пример 3: Определение работы выхода с помощью графика зависимости энергии электронов от энергии фотонов
График показывает максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов при освещении разных металлов светом разных
частоты.
Какой металл имеет наименьшую работу выхода?
Какой металл имеет наибольшую работу выхода?
Ответ
Часть 1
Напомним формулу максимальной кинетической энергии фотоэлектрона,
𝐸=ℎ𝑓−𝑊,макс.
где 𝑊 — работа выхода, а ℎ𝑓 — значение энергии фотона, которое зависит от
частота, 𝑓, и постоянная Планка, ℎ.
На этом графике показаны свойства пяти различных элементов. Все пять линий на графике имеют одинаковый наклон и
отличаются только пересечением их горизонтальной оси.
Мы можем узнать об элементах по тому, где их графики пересекают горизонтальную ось, потому что это значение описывает, где
падающие фотоны имеют достаточно энергии, чтобы преодолеть работу выхода. Таким образом, 𝐸=0max, но
фотоэлектроны все еще создаются. Мы можем подставить это значение, чтобы определить связь между функцией выхода
и энергия фотона:
0=ℎ𝑓−𝑊,
или же
ℎ𝑓=𝑊.
Следовательно, энергия фотона в этой точке равна работе выхода материала.
Меньшее значение точки пересечения горизонтальной оси означает, что для преодоления работы выхода требуется меньшее значение энергии фотона. Таким образом,
мы можем сравнить величины работы выхода материалов, сравнив их пороговые значения энергии фотонов. Линия Цезия имеет наименьшее горизонтальное пересечение.
Таким образом, мы обнаружили, что у цезия самая низкая работа выхода.
Часть 2
Снова рассматривая график, мы видим, что платина является элементом с наибольшей энергией фотонов на пороге
где 𝐸=0макс.
Следовательно, у платины самая высокая работа выхода.
Мы рассмотрели, как определить работу выхода материала по графику зависимости его кинетической энергии электронов от
частота падающего фотона. Теперь предположим, что мы хотим знать, как это связано с длиной волны падающего света, а не с частотой. Чтобы сделать это, мы должны разработать соотношение между частотой и длиной волны света, чтобы мы могли заменить
𝑓 из нашего уравнения и подставить 𝜆 в.
Мы можем связать частоту и длину волны, используя уравнение скорости волны для электромагнитной волны,
𝑐=𝜆𝑓,
где 𝑐 — скорость света. Решая эту формулу для частоты, имеем
𝑓=𝑐𝜆.
Теперь вспомните уравнение кинетической энергии электрона,
𝑊=ℎ𝑓−𝐸.max
Наконец, мы можем заменить частоту:
𝑊=ℎ𝑐𝜆−𝐸.max
Это уравнение позволяет связать работу выхода и максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов с длиной волны падающего света.
Мы можем преобразовать эту формулу, чтобы определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона, учитывая длину волны падающего фотона, как
указано ниже.
Определение: максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона при заданной длине волны
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона определяется выражением
𝐸=ℎ𝑐𝜆−𝑊,макс.
где ℎ — постоянная Планка, 𝑐 — скорость света, 𝜆 —
длина волны падающего фотона, а 𝑊 — работа выхода поверхности металла.
Обратите внимание, что в частотной форме уравнения 𝑓 появляется в числителе, допуская линейное
отношение между 𝑓 и 𝐸max. Напротив, в форме длины волны
уравнение, 𝜆 появляется в знаменателе, что означает, что график 𝐸max
против 𝜆 не имеет линейного наклона. Общий вид графика кинетической энергии электрона
относительно длины волны фотона нарисовано ниже.
Обратите внимание, что фотоэлектроны не испускаются, когда длина волны фотона превышает определенное значение. Это потому, что по мере того, как мы увеличиваем
длину волны падающего света, мы одновременно уменьшаем его частоту (и, следовательно, энергию). Давайте попрактикуемся
используя это отношение в нескольких примерах.
Пример 4. Определение работы выхода с помощью графика зависимости энергии электронов от длины волны фотона
Перестраиваемый лазер используется для освещения поверхности металла светом с различной длиной волны. Когда длина волны
света короче определенного значения, электроны испускаются с поверхности металла. На графике показано
максимальная кинетическая энергия испускаемых электронов относительно длины волны фотонов.
При какой максимальной длине волны света электроны будут испускаться с поверхности металла?
Какова работа выхода металла? Используйте значение
4,14×10 эВ⋅с для
постоянная Планка. Дайте ответ в электрон-вольтах
до двух знаков после запятой.
Ответ
Часть 1
Для начала вспомним формулу максимальной кинетической энергии фотоэлектрона в зависимости от длины волны падающего фотона:
𝐸=ℎ𝑐𝜆−𝑊.max
Существует обратная зависимость между энергией фотона и длиной волны. Таким образом, выше определенной пороговой длины волны
фотонам не хватает энергии, чтобы преодолеть барьер работы выхода и вызвать фотоэффект.
Эта точка видна на графике, где 𝐸=0макс. Длина волны в этой точке представляет
максимальная длина волны света, при которой электроны будут выброшены с поверхности. Эта точка расположена на
горизонтальная ось на 𝜆=300нм.
Таким образом, максимальная длина волны падающего света, при которой электроны испускаются с поверхности металла, равна
300 нм.
Часть 2
Напомним, что формула для работы выхода при заданной длине волны падающего фотона имеет вид
𝑊=ℎ𝑐𝜆−𝐸.max
Чтобы найти работу выхода металла, мы можем подставить значение горизонтальной точки пересечения графика в это уравнение. Мы должны преобразовать нанометры в метры, поэтому это пороговое значение длины волны равно
300=300×10 нм. При этой длине волны падающего света
кинетическая энергия электрона равна нулю, поэтому мы исключим 𝐸max. Далее подставляем в
значения постоянной Планка и скорости света, и мы можем вычислить работу выхода:
𝑊=4,14×10⋅3,0×10300×10=4,14.eVsmeVms
Таким образом, мы нашли, что работа выхода металла равна 4,14 эВ.
Пример 5. Расчет характеристик экспериментального устройства фотоэлектрического эффекта
На схеме показана электрическая цепь. Схема содержит анод и катод в вакуумной камере. Анод и катод
подключены к амперметру и аккумулятору последовательно. Катод изготовлен из никеля.
Свет различных длин волн используется для освещения никелевого катода. Когда длина волны света
короче 248 нм, амперметр показывает
показание 12,8 мА. Что это
работа выхода никеля? Используйте значение
4,14×10 эВ⋅с для
постоянная Планка. Дайте ответ с точностью до двух знаков после запятой.
Первоначально лазер, использовавшийся для освещения катода, имел выходную мощность
64 мВт. Если бы это было увеличено до
128 мВт, какой бы ток в
схема быть? Дайте ответ с точностью до одного десятичного знака.
Ответ
Часть 1
Начнем с того, что вспомним формулу для работы выхода при заданной длине волны падающего фотона,
𝑊=ℎ𝑐𝜆−𝐸. max
Мы знаем, что когда падающий свет имеет достаточно большую энергию, электроны будут испускаться с поверхности меди, вызывая
амперметр для определения силы тока.
Здесь мы знаем, что амперметр определяет ток только тогда, когда длина волны падающего света меньше, чем
248 мА. На этой пороговой длине волны
значение, которое мы будем называть 𝜆, падающие фотоны имеют достаточно энергии, чтобы преодолеть работу
функциональный барьер. Таким образом, для фотоэлектронов не останется кинетической энергии, т. е.
𝐸=0max, поэтому формула принимает вид
𝑊=ℎ𝑐𝜆.
Для расчета работы выхода подставим значения постоянной Планка, скорости света и
пороговая длина волны:
𝑊=4,14×10⋅3,0×10248×10=5,01.eVsmeVms
Таким образом, мы нашли, что работа выхода никеля составляет 5,01 эВ.
Часть 2
Мощность лазера дает количество энергии в секунду. Фотоны переносят энергию лазерного луча, поэтому, если лазер включен в два раза больше энергии
в секунду он испускает в два раза больше фотонов
в секунду. Напомним, один случай
фотон взаимодействует с одним электроном на поверхности металла. Таким образом, если на поверхность падает в два раза больше фотонов,
вдвое больше электронов, получающих энергию и покидающих поверхность.
Таким образом, если мощность лазера удвоится, ток тоже удвоится. Поскольку амперметр первоначально обнаружил ток
12,8 мА, теперь он будет обнаруживать вдвое больше этого значения.
Таким образом, ток в цепи будет 25,6 мА.
Давайте закончим резюмированием некоторых важных понятий.
Ключевые положения
Фотоэлектрический эффект — это явление удаления электронов с поверхности металла при освещении ее светом. Фотоэлектрон — это электрон, испускаемый с поверхности после получения энергии от падающего фотона.
Работа выхода материала – это минимальное количество энергии, необходимое для удаления электрона с его поверхности.
и его значение можно найти из графика зависимости кинетической энергии электрона от энергии фотона.
Энергия света пропорциональна его частоте и обратно пропорциональна длине волны.
Мы можем связать работу выхода, 𝑊, и максимальную энергию электрона, 𝐸max,
заданной частоты, 𝑓, используя формулу 𝐸=ℎ𝑓−𝑊max, где
ℎ — постоянная Планка.
Мы можем связать работу выхода, 𝑊, и максимальную энергию электрона, 𝐸max,
заданной длины волны 𝜆, используя формулу 𝐸=ℎ𝑐𝜆−𝑊max, где ℎ — постоянная Планка, а 𝑐 — скорость света.
кинематических уравнений | PASCO
Что такое кинематические уравнения?
Кинематические уравнения представляют собой набор уравнений, описывающих движение объекта с постоянным ускорением.
Уравнения кинематики требуют знания производных, скорости изменения и интегралов.
Чтобы сосредоточиться на школьной физике, мы не будем рассматривать интегралы.
Когда мы используем кинематические уравнения, мы используем специальные обозначения для обозначения начальных и конечных измерений. Например, когда у нас есть начальное значение скорости, оно записывается как $ \Large\mathcal{v}_{\normalsize0} $.
Когда мы пишем конечную скорость, мы просто пишем $\Large\mathcal{v}$ без нижнего индекса.
Следовательно, изменение скорости объекта представляется уравнением $\Delta\Large\mathcal{v} = \mathcal{v} — \mathcal{v}_{\normalsize0} $.
Это обозначение также применимо к смещению и времени.
Это означает, что $ {\large x}_0 $ — это начальное положение, $ {\large x} $ — это конечное положение, $ {\large t}_0 $ — начальное время, а $ \large t $ — конечное время. .
Важно помнить, что начальное время, $ {\large t}_0 $, будет равно нулю для уравнений кинематики.
Поскольку временной интервал равен $ \Delta\mathcal{t} $ и $ {\mathcal{t}}_0 = 0{\normalsize{s}} $, мы знаем, что $ \Delta\mathcal{t} = \mathcal{ т} $.
Как выбрать правильное уравнение?
Кинематические уравнения могут применяться к множеству задач размерного движения, рассматривающих движение объекта с постоянным ускорением. При решении задач формула, которую мы выбираем, должна включать неизвестную переменную, а также три известные переменные.
В каждом из уравнений отсутствует одна переменная.
Это позволяет вам определить, какая переменная не задана или не запрошена в вашей задаче, прежде чем выбрать уравнение, в котором также отсутствует эта переменная.
Давайте посмотрим поближе.
Не хватает смещения? В этой формуле отсутствует $ \Delta{\large x} $, и ее следует использовать для задач, которые не включают или не требуют смещения.
$ \Large v = v_0 + \Large {at} $
Не хватает ускорения? Эта формула идеальна для задач, которые не включают или не требуют
ускорение. Однако важно помнить, что иногда ускорение косвенно
упоминается, например, когда объект находится в свободном падении (см. ниже).
$ \Большой\Дельта\большой х = \Большой (\фракция {v + v_0}{2}) \большой т $
92 + \Large 2a\Delta{\large x} $
Скорость, ускорение и сопротивление воздуха
Когда мы используем уравнения кинематики, мы можем сделать некоторые математические предположения. Когда движущийся объект движется по воздуху, сопротивление воздуха замедляет скорость объекта.
К счастью, когда мы используем уравнения движения, мы предполагаем, что сопротивление воздуха достаточно незначительно, чтобы им можно было пренебречь.
Второе предположение, которое мы можем сделать при использовании этих уравнений, касается ускорения.
Мы уже знаем, что ускорение для задач кинематики постоянно, а значит, среднее ускорение равно этому значению.
Объекты в свободном падении или снаряды испытывают одинаковое ускорение, независимо от их массы.
Это означает, что всякий раз, когда объект брошен, брошен или падает, он движется с постоянным нисходящим ускорением в 9 долларов.2$.
Поскольку уравнения кинематики используются, когда ускорение объекта постоянно, мы можем использовать простое уравнение для определения средней скорости объекта.
Чтобы найти среднюю скорость, просто прибавьте начальную скорость к конечной скорости и разделите на 2.
$ \LARGE v_{ \textrm {среднее}} = \bar{v} = \frac {v_1 + v_2}{2} $ Это уравнение можно использовать только при постоянном ускорении
Когда объект движется прямолинейно вдоль оси x, мы можем использовать смещение объекта и временной интервал для определения средней скорости. Это уравнение учитывает начальное положение, конечное положение и временной интервал.
Вы можете использовать наклон линии, касательной к излечению положение-время, чтобы определить скорость объекта.
Скорость объекта в определенный момент времени называется мгновенной скоростью.
Построение графика положение-время может помочь вам определить как мгновенную скорость, так и среднюю скорость.
Точно так же построение графика зависимости скорости от времени может помочь вам определить мгновенное ускорение и среднее ускорение объекта, поскольку ускорение — это скорость изменения скорости.
Однако, когда мы применяем это к уравнениям кинематики, которые имеют постоянное ускорение, мгновенное ускорение объекта будет равно его среднему ускорению.
Как вывести уравнения кинематики
Первое уравнение: $ \large v = v_0 + at $
1.) Чтобы начать вывод первого кинематического уравнения, мы должны сначала рассмотреть определение ускорения. $ \Large a = \frac {\Delta v}{\Delta t} $
2.) Мы знаем, что $ \Large \Delta v = v — v\normalsize{_0} $ , и когда мы это подставим, мы получим $ \Large a = \frac {v — v_0}{\Delta t} $
3.) Если мы решим для $\Large v $, уравнение станет $\Large v = v_0 + \Large a \Delta t $
4.) Мы можем обозначить интервал времени как для генерации первого кинематического уравнения.
$ \НАИБОЛЬШИЙ v = v_0 + в $
Второе уравнение: $ \Delta x = (\frac {v + v_{\normalsize0}}{2}) t $
Чтобы вывести это уравнение, рассмотрим график зависимости скорости от времени с постоянным ускорением.
Наклон графика скорости можно интерпретировать как ускорение, а площадь под графиком равна смещению объекта $ \Delta x $ .
Здесь высота синего прямоугольника равна $\large v_0 $, а ширина $\large t $, поэтому площадь равна $\large v_0 t $.
Основание красного треугольника равно $ \large t $, а высота равна $ \large v — v_0 $, поэтому площадь красного треугольника равна $ \large \ frac {1}{2} t (v — v_0) $ . 2 $
92 $
Мы можем получить третье кинематическое уравнение, подставив первую кинематическую формулу во вторую формулу.
1.) Начните со второго кинематического уравнения. $ \large \frac {\Delta x}{t} = (\frac {\Large v + v_{\normalsize0}}{2}) $
2.) Подставляем первую кинематическую формулу вместо $\large v$. $ \Large v = v\normalsize{_0} + \Large в $
3.) После подстановки уравнение становится $ \large \frac {\Delta x}{t} = \frac {\Large (v_0 + at) + v_0}{2} $
92 + 2а \Дельта х $
Четвертое кинематическое уравнение может быть получено с использованием первого и второго кинематических уравнений.
1.) Начните со второй кинематической формулы. $ \large \Delta x = (\frac {v + v_{\normalsize0}}{2}) t $
2.) Мы можем использовать первую кинематическую формулу, $ \Large \mathcal{v} = \mathcal{v}\normalsize{_0} + \large at $, чтобы найти время. $ \large t = \frac {\Large v — v _{\normalsize0}}{a} $
3.) Мы можем подставить наше выражение для времени во вторую кинематическую формулу. $ \large \Delta x = (\frac {\Large v + v_{\normalsize0}}{2}) (\frac {\Large v — v_{\normalsize0}}{\Large a}) $
92 + 2а \Дельта х $
Решение задач для кинематических уравнений
При решении задач кинематики есть шаги, которым вы можете следовать, чтобы структурировать свой мыслительный процесс.
Прочитав задачу, начертите схему и отметьте известные и неизвестные.
Определите, что вас просят найти.
Затем определите переменные, которые предоставляет проблема.
Затем определите, какие уравнения связывают ваши известные переменные с неизвестной переменной.
Затем можно приступать к решению.
Свободное падение 92)} = \large 5.1 \textrm m $
Беспроводная фотоворота и частокол
Беспроводной фотозатвор совершенствует конструкцию традиционных фотозатворов, чтобы предоставить учащимся данные о скорости в реальном времени и расширенные функции для большего количества приложений.
Беспроводные интеллектуальные ворота позволяют учащимся собирать высокоточные данные о движении различных объектов — от исследований свободного падения и движения снарядов до маятников и столкновений тележек.
2.) Вы и ваш партнер расходитесь во мнениях относительно того, сможете ли вы заставить штакетник упасть на землю ровно за 1,0 с.
Ваш напарник считает, что забор слишком легкий, чтобы его так быстро опустить, но вы убеждены, что это возможно.
Предполагая, что ускорение является постоянным, а сопротивление воздуха пренебрежимо мало, с какой высоты вам нужно бросить штакетник, чтобы «умные ворота» зафиксировали его удар о землю ровно через 1,0 с? 92 = 4,9 \textrm м $
Линейное движение в одном измерении
1.) Ваш класс использует датчик движения и MatchGraph! изучать движение.
Ваш партнер надевает коньки и удаляется от датчика движения со скоростью 5 м/с.
Он останавливается через 23 м. Если торможение вашего партнера было постоянным, сколько времени ему потребовалось, чтобы остановиться?
Dynamics Cart and Track Systems — это многоцелевые наборы оборудования, которые позволяют преподавателям демонстрировать и преподавать различные сложные темы физики в области кинематики и динамики.
С момента своего изобретения динамические системы PASCO стали незаменимыми инструментами в физических лабораториях по всему миру.
Наши динамические системы представляют собой комплексные решения для экспериментов, которые позволяют учащимся наблюдать, измерять и анализировать движение посредством практических экспериментов.
Независимо от того, являетесь ли вы новичком в динамических системах или хотите расширить возможности своих существующих систем, мы предлагаем ряд настраиваемых динамических систем в соответствии с вашим бюджетом и потребностями. 92 $
Линейное движение во втором измерении
Задачи, включающие наклонную плоскость, пандус или снаряд, потребуют от нас разделения движения на векторные компоненты $\small\overrightarrow{\normalsize x} $ и $\small \overrightarrow{\normalsize y} $.
Рассмотрим реактивный самолет с двумя перпендикулярными двигателями, которые двигают его вдоль осей x и y.
Когда работает только вертикальный двигатель, реактивный самолет движется вдоль оси y.
Точно так же, когда работает только горизонтально ориентированный двигатель, реактивный самолет движется вдоль оси x.
Когда оба двигателя включены, движение струи происходит как в направлении x, так и в направлении y, но ни x, ни y не влияют друг на друга.
По этой причине мы можем анализировать компоненты $\small\overrightarrow{\normalsize x}$ и $\small\overrightarrow{\normalsize y}$ для каждого вектора отдельно, признавая при этом, что они
связаны общей стоимостью $\large t$.
Направления компонентов можно передать, назначив каждому знак плюс или минус. 92 + 2a_yy $
Мы можем представить векторные компоненты $\small\overrightarrow{\normalsize x} $ и $\small \overrightarrow{\normalsize y} $ с помощью диаграмм свободного тела — метод, обычно используемый для решения задач, связанных с законами Ньютона.
Мы углубимся в это, когда будем изучать динамику.
На данный момент важно понимать, что некоторые проблемы должны быть разбиты на компоненты x и y.
Например, когда тележка спускается по пандусу, она испытывает движение в направлениях x и y.
Его движение зависит от чистого ускорения в направлении x вдоль рампы.
Поскольку есть компонент ускорения силы тяжести, который ускоряет тележку вниз по склону, часть ускорения силы тяжести является вертикальной.
Ниже вы найдете векторную диаграмму Smart Cart, которая разбивает свое движение на компоненты x и y.
Величины составляющих смещения по осям равны x и y. Величины компонент скорости $ \large v $ равны
$ \large v_x = v\cos \Theta $ и $ \large v_y = v\sin \Theta $, где $ \large v $ — величина скорости, а theta — ее направление.
1.) Тележка Smart Cart высвобождается из состояния покоя на вершине 45-градусного пандуса длиной 5,0 м.
Какова конечная скорость умной тележки, если ускорение постоянно, а трение пренебрежимо мало? 9{\circ})] (5,0 \textrm м) = 8,3 \textrm {м/с} $
Беспроводная умная тележка
Wireless Smart Cart — это динамическая тележка следующего поколения со встроенными датчиками, которые измеряют ее положение, скорость, ускорение, силу и вращение.
Полностью функциональная тележка Wireless Smart Cart с треком или без него предоставляет учащимся данные о движении в режиме реального времени, интерактивные графики и интуитивно понятные функции анализа на любом устройстве с подключением Bluetooth и программным обеспечением PASCO.
От вводных экспериментов с линейным и вращательным движением до законов Ньютона и столкновений нескольких тележек — Wireless Smart Cart расширяет возможности классических экспериментов и позволяет учащимся исследовать новый мир экспериментальных возможностей.
Векторный дисплей Smart Cart
Векторный дисплей Smart Cart дает новую жизнь векторным демонстрациям с живыми векторными дисплеями для скорости, ускорения и силы Smart Cart в движении.
По мере движения тележки на векторном дисплее загораются стрелки, указывающие направление и величину движения тележки.
Этот инновационный дизайн позволяет учащимся наблюдать за векторами скорости, силы и ускорения в режиме реального времени, когда тележка катится по склону, свободно падает, вращается или сталкивается с другой тележкой.
Узнайте больше о правильной настройке динамической тележки и гусеничной системы для вашего класса.
Движение снаряда
Снарядное движение возникает, когда единственное ускорение, испытываемое объектом в полете, вызвано гравитацией, которая тянет его вниз.
Объект в движении называется снарядом, а его путь известен как его траектория.
Горизонтальное расстояние, пройденное снарядом, называется его дальностью.
Конечное положение за вычетом начального положения снаряда называется его перемещением, с. В двумерных задачах движения снаряда часто предполагается, что сопротивление воздуха и трение пренебрежимо малы.
Поскольку движения вдоль перпендикулярной оси независимы, мы можем анализировать их отдельно, разбивая их на компоненты x и y.
Когда мы применяем кинематические уравнения для каждого компонента, мы используем нижние индексы x и y для обозначения отношения каждой переменной к осям x или y.
Для компонентов x и y ускорение постоянно, что позволяет нам использовать кинематические уравнения.
92 $
Визуальное представление полного смещения, $\Large s $, летящего мяча в точке на его пути показано выше.
Вектор $\Large s$, имеет вдоль осей компоненты $\Large x$ и $\Large y$.
Его величина составляет угол $\Theta$ с горизонтом. Обратите внимание, что $\Large s $ и $\Large x $ могут обозначать смещение.
Здесь мы используем $\Large s $, чтобы упростить идентификацию каждого вектора. Мы можем использовать ряд шагов для анализа движения снаряда.
Шаг 1: Разбейте движение на горизонтальные и вертикальные компоненты по осям x и y.
Величины составляющих смещения по осям равны $\large x$ и $\large y$. Величины составляющих скорости,
$\Large v $, являются $\Large v_x = v \normalsize \cos\Theta $ и $\Large v_y = v \normalsize \sin\Theta $, где $\Large v $ — величина скорости, а theta равна его направление.
9{-1} (v_y/v_x) $
Когда мы рассматриваем горизонтальную и вертикальную составляющие движения, мы находим горизонтальное движение простым, потому что $\large a_x = \normalsize 0 $ и $\large v_x $ является постоянным.
Скорость в вертикальном направлении начинает уменьшаться по мере подъема объекта. На его высоте вертикальная скорость объекта равна нулю. Когда он падает обратно, вертикальная скорость увеличивается по величине, но в направлении, противоположном его первоначальному пути.
X- и y-движения рекомбинируются, чтобы найти полную скорость в любой заданной точке во время траектории снаряда.
Метательные установки
Продемонстрируйте независимость x- и y-движения, помогая учащимся развивать практические знания кинематических уравнений с помощью высокоточной и воспроизводимой мини-пусковой установки для снарядов PASCO. Мини-пусковая установка запускает снаряды с высокой повторяемостью, что позволяет учащимся исследовать движение снаряда, сравнивая влияние различных углов запуска и скорости на дальность полета снаряда.
1.) Предположим, вы используете гранатомет для запуска шарика горизонтально со стола со скоростью .
Если стол имеет высоту 3,0 м, как далеко пролетит шарик, прежде чем Smart Gate замерит его удар о землю?
92} = 7,8 \textrm м $
2.) Умная тележка, оснащенная аксессуаром для баллистической тележки, движется по горизонтальной дорожке.
Тележка запускает мяч с дорожки на уровне земли и ловит его на расстоянии 15 м.
Горизонтальная составляющая скорости запуска равна $ \large v_{0x} = \normalsize +3.0 \textrm {м/с} $.
Если предположить, что сопротивление воздуха или трение отсутствуют, какова вертикальная составляющая $ \large v_{0y} $ начальной скорости запуска?
Мы ищем $ \Large v_{0y} $ и наши известные значения: $ \Large v_{0x} = \normalsize +3. 0 \textrm {м/с} $ и $ \Large x = \normalsize 15 \textrm m $
92)(5,0 \textrm с) = 25,0 \textrm {м/с} $
Предлагаемые связанные темы
Вращательное движение
Кинематика вращательного движения описывает отношения между угловой скоростью, углом поворота, угловым ускорением и временем.
Каждая из кинематических переменных для линейного движения имеет аналог вращательного движения.
Подобно уравнениям линейной кинематики, уравнения вращательного движения используют нижние индексы для обозначения начальных значений и исключают нижние индексы для обозначения конечных значений.
Ниже вы найдете уравнения вращательного движения и их уравнения поступательного, линейного движения.
92+2ах$
Прямолинейное движение заряженных частиц в магнитных полях
Первый закон движения Ньютона гласит, что если на объект не действует результирующая сила, то его скорость постоянна.
Когда скорость заряженной частицы параллельна магнитному полю, она не испытывает результирующей силы и движется в пространстве прямолинейно. Это называется прямолинейным движением.
Если вектор скорости не параллелен и не перпендикулярен магнитному полю, составляющая скорости, параллельная полю, останется постоянной.
Катящиеся объекты с различными моментами инерции
В одном классическом школьном вопросе по физике участвуют два цилиндра.
Вопрос гласит: у вас есть два цилиндра, один полый и один сплошной, с одинаковыми массами и диаметрами.
Если их обоих скатить вниз по склону, какой из цилиндров первым достигнет дна?
Когда мы катим объект, его кинетическая энергия принимает две формы: поступательную (прямолинейное движение) и вращательную (вращение). Поступательная энергия с постоянным ускорением
можно описать с помощью кинематических уравнений, но чтобы ответить на наш вопрос, мы должны сосредоточиться на инерции вращения. Вращательная инерция зависит не только от массы и вращательного
скорость объекта, но и от того, как масса распределяется вокруг оси вращения. Это означает, что обруч будет иметь большую инерцию вращения, чем цилиндр такой же массы при
та же угловая скорость, потому что масса в обруче движется быстрее из-за большего удаления его от оси вращения. 92$, где $I$ равен моменту инерции, $\large m$
равно массе объекта, а $ \large r $ равно радиусу. Если два цилиндра имеют разные диаметры, но равные массы, то цилиндр большего диаметра будет иметь
больший момент инерции. Теперь рассмотрим наш первоначальный вопрос. Полый цилиндр имеет ту же массу и диаметр, что и сплошной цилиндр, но его масса более «размазана», что
заставляет его иметь больший момент инерции. Итак, определяет ли величина момента инерции объекта, достигнет ли он дна первым? Не обязательно.
На самом деле, если вы катите два цилиндра вниз по склону, твердый цилиндр каждый раз будет достигать дна первым. Это может показаться нелогичным, потому что полый цилиндр имеет большую
момента инерции, но сплошной цилиндр или сфера всегда достигают дна раньше полого предмета, независимо от диаметра.
Планетарные орбиты (законы Кеплера)
В 16 веке немецкий астроном Иоганн Кеплер объявил свои три закона движения планет.
Законы гласят:
(1) Все планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам с Солнцем в одном из фокусов. (2) Радиус-вектор, соединяющий любую планету с Солнцем, заметает равные площади за равные промежутки времени.
(3) Квадраты сидерических периодов обращения планет прямо пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца.
Эти законы в конечном итоге помогли развитию законов Ньютона, когда он сформулировал закон всемирного тяготения, в котором он описал гравитацию между Землей и Луной, а также Солнцем и планетами.
Ньютон пришел к выводу, что движение тел, подверженных действию центральной гравитационной силы, не всегда следует одним и тем же эллиптическим орбитам, заявленным первым законом Кеплера.
Вместо этого их пути определяются общей энергией тела, что позволяет этим телам двигаться по гиперболическим или даже параболическим орбитам.
Возможно, наиболее интересным аспектом законов Кеплера является то, что они также применимы ко всем другим силам обратных квадратов, включая электромагнитные силы внутри атома (с учетом релятивистских и квантовых эффектов).
Скорость убегания
Скорость убегания — это скорость, с которой должен двигаться объект, чтобы вырваться из гравитационного колодца планеты или луны и покинуть его без дальнейшего движения. Например, объект на Луне должен развить скорость 2,38 км/с, чтобы избежать гравитационного поля Луны.
Для сравнения, объекту на Солнце нужна скорость убегания 618 км/сек!
Спутниковые орбиты
Спутники удерживаются в пределах трех типов околоземных орбит в космосе.
Высокая околоземная орбита наиболее удалена от поверхности Земли и является местом расположения многих метеорологических спутников и спутников связи.
Средняя или средняя околоземная орбита включает в себя навигационные и большинство специальных спутников, а низкая околоземная орбита — это место, где вращается большинство научных спутников.
Расстояние между спутником и поверхностью Земли, также известное как высота орбиты, определяет орбитальную скорость спутника.
Чем выше орбита спутника, тем медленнее он будет двигаться.
Другие факторы, влияющие на орбиту спутника, включают эксцентриситет и наклонение.
Potential Energy by Ron Kurtus
SfC Home > Physics > Energy >
Рон Куртус
Потенциальная энергия — это состояние объекта или частицы, при котором они потенциально могут стать кинетической энергией или родственными формами энергии. Объект остается в состоянии равновесия, когда есть сила, пытающаяся сдвинуть материю, и равная другая сила, препятствующая этому движению.
Ослабление силы, препятствующей движению, или добавление внешней силы может превратить потенциальную энергию в кинетическую.
Хорошим примером такого равновесия является сила, сжимающая пружину, и внутренняя сила, пытающаяся растянуть пружину. Эта внутренняя сила считается потенциальной энергией сжатой пружины.
Распространенными типами потенциальной энергии являются упругая, гравитационная, химическая, электрическая и ядерная. Когда потенциальная энергия высвобождается, ее можно использовать для совершения работы.
Возможные вопросы:
Каково состояние равновесия?
Какие существуют виды потенциальной энергии?
Как можно применить потенциальную энергию?
Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения
Равновесие и потенциальная энергия
Потенциальная энергия возникает при приложении к объекту двух равных сил в противоположных направлениях.
Сила вызывает ускорение
Когда вы прикладываете силу к объекту, он будет ускоряться, пока действует эта сила, согласно второму закону Ньютона и уравнению:
Ф = ма
где
F — приложенная сила в ньютонах (Н)
m — масса в килограммах (кг)
a результирующее ускорение в метрах/секундах в квадрате (м/с 2 )
Примечание : 1 Н = 1 кг-м/с².
Сила сопротивления может привести к потенциальной энергии
Но это простое уравнение или соотношение исходят из предположения, что нет никаких других сил, препятствующих этому движению. Если есть какая-то сила, такая как трение, которая сопротивляется движению, ускорение будет:
а = (F — F r )/м
где F r сила сопротивления.
Теперь, если F r равно приложенной силе F , ускорение и движение будут равны нулю. Но если сила F все еще приложена, то существует потенциальная энергия, которая высвободится, как только F r будет отнята или уменьшена.
Пример
Например, если вы находитесь в машине на холме, сила тяжести F g пытается скатить автомобиль с холма. Но если у вас есть тормоза, сила сопротивления F r сдерживает вас. F г – потенциальная энергия. Теперь, если вы медленно отпустите тормоза, эта потенциальная энергия изменится на кинетическую энергию, когда вы начнете катиться вниз по склону. Повторное нажатие на тормоз вернет вас в состояние потенциальной энергии, пока вы находитесь на холме.
Виды потенциальной энергии
Бывают ситуации, когда объект потенциально может начать движение и набрать кинетическую энергию. Часто на объект действуют силы, но этих сил еще недостаточно для перемещения объекта. Общие типы потенциальной энергии:
Эластичный
Гравитация
Химическая
Электрика
Ядерный
Потенциальная энергия упругости
Когда вы сжимаете пружину, вы создаете потенциальную энергию. Сила сжатия пропорциональна сжатию по закону Гука. При отпускании пружины потенциальная энергия превращается в кинетическую. затем пружину можно использовать для приведения в движение какого-либо предмета.
Воздушный шар является еще одним примером упругой потенциальной энергии, когда воздух сжимается внутри воздушного шара. Если разбить шарик иголкой, потенциальная энергия превратится в кинетическую энергию быстро движущихся молекул воздуха.
Потенциальная энергия гравитации
Объект, удерживаемый над землей, имеет потенциальную энергию, связанную с высотой, на которой он удерживается, согласно уравнению
PE = мгч
где:
PE – потенциальная энергия в джоулях (Дж)
м — масса объекта в кг
г ускорение свободного падения (9,8 м/с²)
h высота над землей или расстояние, на которое падает объект в м
мгх составляет м раза г раза ч
Примечание : 1 Дж = 1 кг-м 2 /с 2
Если вы уроните объект, его потенциальная энергия станет кинетической энергией движения:
KE = ½ мВ²
где
KE – кинетическая энергия в Дж или кг-м 2 /с 2
v скорость в м/с
Так как PE = mgh и KE = ½ mv² , то mgh = ½ mv² .
Вы можете определить скорость, с которой он будет двигаться после падения с высоты ч , решив уравнение для v :
½ мв² = мг/ч
v² = 2 мг/м
v² = 2 гх
v = SQRT(2gh) = √(2gh)
Примечание: SQRT(2gh) и √(2gh) означает квадратный корень из 2gh . Обратите внимание, что масса 90 643 m 90 644 исключается из уравнения, а это означает, что все объекты падают с одинаковой скоростью.
Таким образом, если ч = 1 фут, а поскольку г = 32 фут/с², то v² = 2 * 32 * 1 = 64 и v = 8 фут/с.
Химическая потенциальная энергия
Некоторые нестабильные молекулы, такие как нитроглицерин, обладают потенциальной энергией, готовой к высвобождению при определенных условиях. Выброс может быть взрывом, выделяющим кинетическую энергию в виде света, тепла и движущихся частиц.
Определенные смеси химических веществ могут вступать в реакцию — хотя и не так бурно — с выделением тепла и других форм кинетической энергии.
Электрическая потенциальная энергия
Электрическая розетка в вашем доме имеет потенциальную энергию 110 В или 220 В, в зависимости от страны, в которой вы живете. Как только электрическая цепь установлена, эта потенциальная энергия становится кинетической энергией движения электронов, а также тепла и других эффектов.
Потенциальная энергия ядра
Некоторые атомы имеют нестабильное ядро, которое может расщепляться и высвобождать кинетическую энергию. Например, уран-235 нестабилен и может разделиться на две части, высвобождая субатомные частицы и излучение с высокой скоростью. Его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.
Применение потенциальной энергии
Управление высвобождением потенциальной энергии может привести к выполнению полезной работы. Мы используем пружины, чтобы помочь закрыть двери в наших домах. Плотины и электрические генераторы используют потенциальную энергию воды для выработки электроэнергии. Мы сжигаем топливо, чтобы приводить в движение наши автомобили и обогревать наши дома. Мы высвобождаем потенциальную энергию электричества для работы наших приборов. Ядерная потенциальная энергия также используется для создания электричества.
Резюме
Потенциальная энергия — это когда объект может создавать кинетическую энергию или родственные формы энергии. Объект находится в состоянии равновесия, когда есть сила, которая пытается сдвинуть материю, и равная другая сила, препятствующая этому движению. Распространенными типами потенциальной энергии являются упругая, гравитационная, химическая, электрическая и ядерная. Когда потенциальная энергия высвобождается, ее можно использовать для совершения работы.
У вас большой потенциал
Ресурсы и ссылки
Условия Рона Куртуса
Веб-сайты
Ресурсы по физике
Книги
(Уведомление: Школа для чемпионов Mays Mays earrisions Commissions Commissions Wroops Wroops
.
-й. по энергетической физике
Поделитесь этой страницей
Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:
Студенты и исследователи
Веб-адрес этой страницы: www. school-for-champions.com/science/ Energy_potential.htm
Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.
4.3 Движение снаряда | University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Использовать одномерное движение в перпендикулярных направлениях для анализа движения снаряда.
Рассчитайте дальность, время полета и максимальную высоту снаряда, который запускается и поражает плоскую горизонтальную поверхность.
Найдите время полета и скорость удара снаряда, который приземляется на высоте, отличной от высоты запуска.
Рассчитать траекторию снаряда.
Снарядное движение — это движение объекта, брошенного или отброшенного в воздух, с ускорением только под действием силы тяжести. Применения движения снаряда в физике и технике многочисленны. Некоторые примеры включают метеоры, когда они входят в атмосферу Земли, фейерверки и движение любого мяча в спорте. Такие объекты называются снарядами , а их путь называется траекторией . Движение падающих объектов, описанное в разделе «Движение по прямой линии», представляет собой простой одномерный тип движения снаряда, в котором нет горизонтального движения. В этом разделе мы рассматриваем двумерное движение снаряда и не учитываем влияние сопротивления воздуха.
Наиболее важный факт, который следует здесь помнить, состоит в том, что движений вдоль перпендикулярных осей являются независимыми и поэтому могут быть проанализированы отдельно. Мы обсуждали этот факт в разделе «Векторы смещения и скорости», где увидели, что вертикальное и горизонтальное движения независимы. Ключом к анализу двумерного движения снаряда является разбиение его на два движения: одно по горизонтальной оси, а другое по вертикальной. (Этот выбор осей является наиболее разумным, потому что ускорение, вызванное силой тяжести, является вертикальным; таким образом, нет никакого ускорения вдоль горизонтальной оси, когда сопротивление воздуха незначительно.) Как обычно, мы называем горизонтальную ось x — ось и вертикальная ось y — ось. Мы не обязаны использовать этот выбор осей; это просто удобно в случае гравитационного ускорения. В других случаях мы можем выбрать другой набор осей. (Рисунок) иллюстрирует обозначение смещения, где мы определяем [латекс] \overset{\to }{s} [/latex] как общее смещение, а [латекс] \overset{\to }{x} [/latex ] и [latex] \overset{\to }{y} [/latex] — его вектора-компоненты вдоль горизонтальной и вертикальной осей соответственно. Величины этих векторов равны s , x и y .
Рисунок 4.11 Полное перемещение s футбольного мяча в точке на его пути. Вектор [latex] \overset{\to }{s} [/latex] имеет компоненты [latex] \overset{\to }{x} [/latex] и [latex] \overset{\to }{y} [ /latex] по горизонтальной и вертикальной осям. Его величина равна s, и он составляет угол θ с горизонтом.
Чтобы полностью описать движение снаряда , мы должны включить скорость и ускорение, а также перемещение. Мы должны найти их компоненты вдоль 9{2}). [/latex]
Поскольку гравитация вертикальна, [латекс] {a}_{x}=0. [/latex] Если [latex] {a}_{x}=0, [/latex] это означает, что начальная скорость в направлении x равна конечной скорости в направлении x , или [latex] {v}_{x}={v}_{0x}. [/latex] С этими условиями на ускорение и скорость мы можем записать кинематическое (уравнение) через (уравнение) для движения в однородном гравитационном поле, включая остальные кинематические уравнения для постоянного ускорения из движения с постоянным ускорением. Кинематические уравнения для движения в однородном гравитационном поле становятся кинематическими уравнениями с [латекс] {а}_{у}=\текст{−}г,\енспейс{а}_{х}=0: [/латекс] 9{2}-2g(y-{y}_{0}) [/latex]
Используя этот набор уравнений, мы можем проанализировать движение снаряда, учитывая некоторые важные моменты.
Стратегия решения задач: Движение снаряда
Разложите движение на горизонтальную и вертикальную составляющие вдоль осей x и y . Величины компонент смещения [латекс] \перемещения{с} [/латекс] по этим осям равны х и лет. Величины компонентов скорости [латекс] \overset{\to }{v} [/латекс] равны [латекс] {v}_{x}=v\text{cos}\,\theta \,\text {и}\,{v}_{y}=v\text{sin}\,\theta , [/latex], где v — величина скорости, а θ — ее направление относительно горизонтали, как показано на (рис.).
Рассматривайте движение как два независимых одномерных движения: одно по горизонтали, а другое по вертикали. Используйте кинематические уравнения для горизонтального и вертикального движения, представленные ранее.
Найдите неизвестные в двух отдельных движениях: горизонтальном и вертикальном. Обратите внимание, что единственной общей переменной между движениями является время t 9{2}}, [/латекс]
, где θ — направление смещения [латекс] \overset{\to}{s}. [/латекс]
Рис. 4.12 (a) Мы анализируем двумерное движение снаряда, разбивая его на два независимых одномерных движения вдоль вертикальной и горизонтальной осей. (b) Горизонтальное движение простое, потому что [латекс] {а}_{х}=0 [/латекс] и [латекс] {v}_{х} [/латекс] — константа. (в) Скорость в вертикальном направлении начинает уменьшаться по мере подъема объекта. В высшей точке вертикальная скорость равна нулю. Когда объект снова падает на Землю, вертикальная скорость снова увеличивается по величине, но указывает направление, противоположное начальной вертикальной скорости. (d) Движения x и y рекомбинируются, чтобы получить общую скорость в любой заданной точке траектории.
Пример
Снаряд фейерверка взрывается высоко и далеко
Во время фейерверка в воздух выстреливается снаряд с начальной скоростью 70,0 м/с под углом [латекс] 75,0\text{°} [/ латекс] над горизонталью, как показано на (рис.). Взрыватель рассчитан на воспламенение снаряда, когда он достигает своей высшей точки над землей. а) Вычислите высоту взрыва снаряда. б) Сколько времени проходит между запуском снаряда и взрывом? в) Чему равно горизонтальное перемещение снаряда при взрыве? г) Чему равно полное перемещение от точки запуска до высшей точки?
Рисунок 4.13 Траектория снаряда фейерверка. Взрыватель предназначен для подрыва снаряда в высшей точке его траектории, которая находится на высоте 233 м и на расстоянии 125 м по горизонтали.
Стратегия
Движение можно разбить на горизонтальное и вертикальное, в которых [латекс] {a}_{x}=0 [/латекс] и [латекс] {a}_{y}=\text{−} грамм. [/latex] Затем мы можем определить [latex] {x}_{0} [/latex] и [latex] {y}_{0} [/latex] равными нулю и найти нужные количества. 9{2}}{2g}. [/latex]
Теперь мы должны найти [latex] {v}_{0y}, [/latex] составляющую начальной скорости в направлении y . Он задается как [латекс] {v}_{0y}={v}_{0}\text{sin}{\theta }_{0}, [/latex], где [латекс] {v}_{0 } [/latex] — начальная скорость 70,0 м/с, а [latex] {\theta }_{0}=75\text{°} [/latex] — начальный угол. Таким образом,
Обратите внимание, что поскольку значение up положительно, начальная вертикальная скорость положительна, как и максимальная высота, но ускорение в результате силы тяжести отрицательно. Отметим также, что максимальная высота зависит только от вертикальной составляющей начальной скорости, так что любой снаряд с начальной вертикальной составляющей скорости 67,6 м/с достигает максимальной высоты 233 м (без учета сопротивления воздуха). Числа в этом примере разумны для больших фейерверков, снаряды которых действительно достигают такой высоты перед взрывом. На практике сопротивлением воздуха нельзя полностью пренебречь, поэтому начальная скорость должна быть несколько больше заданной, чтобы достичь той же высоты. 9{2}}=6. 90\text{s}\text{.} [/latex]
Это время подходит и для больших фейерверков. Если вы можете увидеть запуск фейерверка, обратите внимание, что проходит несколько секунд, прежде чем снаряд взорвется. Другой способ найти время — использовать [латекс] y\,\text{=}\,{y}_{0}+\frac{1}{2}({v}_{0y}+{v} _{у})т. [/latex] Это остается вам в качестве упражнения.
(c) Поскольку сопротивлением воздуха можно пренебречь, [латекс] {а}_{х}=0 [/латекс], а горизонтальная скорость постоянна, как обсуждалось ранее. Горизонтальное смещение — это горизонтальная скорость, умноженная на время по формуле [латекс] x={x}_{0}+{v}_{x}t, [/latex], где [латекс] {x}_{0} [/latex] равно нулю. Таким образом,
[latex] x={v}_{x}t, [/latex]
, где [latex] {v}_{x} [/latex] — x -компонент скорости, т.е. задано
Time t для обоих движений одинаково, поэтому x равно
[latex] x=(18. {2}}{2g}. [/латекс]
Это уравнение определяет максимальную высоту снаряда над точкой старта и зависит только от вертикальной составляющей начальной скорости.
Проверьте свое понимание
Камень брошен горизонтально со скалы [латекс] высотой 100,0\,\text{м} [/латекс] со скоростью 15,0 м/с. (a) Определите начало системы координат. б) Какое уравнение описывает горизонтальное движение? в) Какие уравнения описывают вертикальное движение? г) Какова скорость камня в момент удара?
Показать решение
Пример
Расчет движения снаряда: теннисист
Теннисист выигрывает матч на стадионе имени Артура Эша и бьет мячом по трибунам со скоростью 30 м/с и под углом [латекс] 45\text{°} [/ латекс] над горизонталью ((Рисунок)). На пути вниз мяч ловится зрителем на высоте 10 м над точкой удара по мячу. а) Вычислите время, за которое теннисный мяч достигнет зрителя. б) Каковы модуль и направление скорости мяча в момент удара?
Рисунок 4. 14 Траектория удара теннисного мяча о трибуны.
Стратегия
Опять же, разложение этого двумерного движения на два независимых одномерных движения позволяет нам найти нужные величины. Время нахождения снаряда в воздухе определяется только его вертикальным движением. Таким образом, мы сначала решаем для t . Пока мяч поднимается и падает вертикально, горизонтальное движение продолжается с постоянной скоростью. В этом примере запрашивается конечная скорость. Таким образом, мы рекомбинируем вертикальные и горизонтальные результаты, чтобы получить [латекс] \overset{\to }{v} [/латекс] в конечное время 9{2}. [/latex]
Если принять начальную позицию [latex] {y}_{0} [/latex] равной нулю, то конечная позиция будет y = 10 м. Начальная вертикальная скорость представляет собой вертикальную составляющую начальной скорости:
Использование квадратичной формулы дает t = 3,79 с и t = 0,54 с. Поскольку мяч находится на высоте 10 м два раза на протяжении своей траектории — один раз по пути вверх и один раз по пути вниз — мы принимаем более длинное решение для времени, которое требуется мячу, чтобы достичь зрителя:
[латекс ] t=3.79\,\text{s}\text{.} [/latex]
Время движения снаряда полностью определяется вертикальным движением. Таким образом, любой снаряд, имеющий начальную вертикальную скорость 21,2 м/с и приземлившийся на 10,0 м ниже начальной высоты, тратит 3,79с в воздухе.
(b) Мы можем найти конечные горизонтальную и вертикальную скорости [latex] {v}_{x} [/latex] и [latex] {v}_{y} [/latex] с использованием результата из (а). Затем мы можем объединить их, чтобы найти величину вектора полной скорости [латекс] \overset{\to }{v} [/латекс] и угол [латекс] \тета [/латекс], который он образует с горизонтом. Поскольку [латекс] {v}_{x} [/латекс] является постоянным, мы можем найти его в любом горизонтальном положении. Мы выбираем начальную точку, потому что знаем и начальную скорость, и начальный угол. Следовательно, 9{-1}(\frac{21.2}{-15.9})=-53.1\text{°}. [/latex]
Значение
(a) Как упоминалось ранее, время движения снаряда полностью определяется вертикальным движением. Таким образом, любой снаряд, имеющий начальную вертикальную скорость 21,2 м/с и приземлившийся на 10,0 м ниже начальной высоты, находится в воздухе 3,79 с. (b) Отрицательный угол означает, что скорость [latex] 53,1\text{°} [/latex] ниже горизонтали в точке удара. Этот результат согласуется с тем фактом, что мяч ударяется в точку по другую сторону от вершины траектории и, следовательно, имеет отрицательное значение 9.0907 y составляющая скорости. Величина скорости меньше, чем величина начальной скорости, которую мы ожидаем, поскольку она воздействует на высоту 10,0 м над уровнем запуска.
Время полета, траектория и дальность полета
Интерес представляют время полета, траектория и дальность полета снаряда, запущенного на плоской горизонтальной поверхности и упавшего на ту же поверхность. В этом случае кинематические уравнения дают полезные выражения для этих величин, которые выводятся в следующих разделах. 9{2}=0. [/latex]
[латекс] {T} _ {\ text {tof}} = \ frac {2 ({v} _ {0} \ text {sin} {\ theta }_{0})}{г}. [/latex]
Это время полета для снаряда, запущенного и ударившегося о плоскую горизонтальную поверхность. (Рисунок) не применяется, когда снаряд приземляется на другой высоте, чем он был запущен, как мы видели на (Рисунок) теннисиста, ударяющего мячом по трибунам. Другое решение t = 0, соответствует моменту запуска. Время полета линейно пропорционально начальной скорости в направлении y и обратно пропорционально g . Таким образом, на Луне, где гравитация составляет одну шестую от земной, снаряд, запущенный с той же скоростью, что и на Земле, будет находиться в воздухе в шесть раз дольше.
Траектория
Траектория снаряда может быть найдена путем исключения временной переменной t из кинематических уравнений для произвольного 9{2}\text{sin}2{\theta}_{0}}{g}. [/latex]
Обратите внимание, что (Рисунок) действителен только для запуска и удара о горизонтальную поверхность. Мы видим, что диапазон прямо пропорционален квадрату начальной скорости [latex] {v}_{0} [/latex] и [latex] \text{sin}2{\theta}_{0} [/latex] , и оно обратно пропорционально ускорению свободного падения. Таким образом, на Луне дальность была бы в шесть раз больше, чем на Земле, при той же начальной скорости. Кроме того, из коэффициента [латекс] \text{sin}2{\theta}_{0} [/latex] мы видим, что диапазон максимален при [латексе] 45\текст{°}. [/latex] Эти результаты показаны на (Рисунок). В (а) мы видим, что чем больше начальная скорость, тем больше радиус действия. В (b) мы видим, что диапазон максимален при [latex] 45\text{°}. [/latex] Это справедливо только для условий, в которых сопротивление воздуха не учитывается. Если учитывать сопротивление воздуха, максимальный угол несколько меньше. Интересно, что один и тот же диапазон найден для двух начальных углов запуска, которые в сумме составляют [латекс] 90\текст{°}. [/latex] Снаряд, выпущенный с меньшим углом, имеет более низкую вершину, чем больший угол, но оба они имеют одинаковую дальность.
Рисунок 4.15 Траектории снарядов на ровной местности. (a) Чем больше начальная скорость [латекс] {v}_{0}, [/латекс], тем больше диапазон для данного начального угла. (b) Влияние начального угла [латекс] {\ тета }_{0} [/латекс] на дальность полета снаряда с заданной начальной скоростью. Обратите внимание, что диапазон одинаковый для начальных углов [латекс] 15\текст{°} [/латекс] и [латекс] 75\текст{°}, [/латекс], хотя максимальная высота этих путей различна.
Пример
Сравнение ударов в гольфе
Игрок в гольф оказывается в двух разных ситуациях на разных лунках. На второй лунке он находится в 120 м от грина и хочет отбить мяч на 90 м и дать ему вылететь на грин. Он направляет бросок низко к земле под углом [latex] 30\text{°} [/latex] к горизонтали, чтобы мяч мог катиться после удара. На четвертой лунке он находится в 90 м от грина и хочет, чтобы мяч упал с минимальным количеством качения после удара. Здесь он направляет выстрел под углом [latex] 70\text{°} [/latex] к горизонтали, чтобы свести к минимуму скатывание после удара. Оба выстрела попали в ровную поверхность.
а) Какова начальная скорость мяча у второй лунки?
(б) Какова начальная скорость мяча у четвертой лунки?
(c) Напишите уравнение траектории для обоих случаев.
(d) Нарисуйте траектории.
Стратегия
Мы видим, что уравнение дальности имеет начальную скорость и угол, поэтому мы можем найти начальную скорость как для (a), так и для (b). Когда у нас есть начальная скорость, мы можем использовать это значение для записи уравнения траектории. 9{2}\hfill \end{array} [/latex]
(d) Используя графическую утилиту, мы можем сравнить две траектории, показанные на (рис. ).
Рисунок 4.16 Две траектории мяча для гольфа с дальностью 90 м. Точки удара обоих находятся на том же уровне, что и точка запуска.
Значение
Начальная скорость выстрела в [латекс] 70\text{°} [/латекс] больше, чем начальная скорость выстрела в [латекс] 30\текст{°}. [/latex] Обратите внимание на (Рисунок), что два снаряда, запущенные с одинаковой скоростью, но под разными углами, имеют одинаковую дальность, если углы запуска складываются в [латекс] 90\текст{°}. [/latex] Углы запуска в этом примере складываются, чтобы получить число больше, чем [latex] 90\text{°}. [/latex] Таким образом, выстрел в [latex] 70\text{°} [/latex] должен иметь большую стартовую скорость, чтобы достичь 90 м, иначе он приземлился бы на более коротком расстоянии.
Проверьте свое понимание
Если бы два удара в гольф на (рис.) были произведены с одинаковой скоростью, какой удар имел бы наибольшую дальность?
Показать решение
Когда мы говорим о дальности полета снаряда на ровной поверхности, мы предполагаем R очень мал по сравнению с окружностью Земли. Однако, если диапазон большой, Земля изгибается ниже снаряда, и ускорение, возникающее в результате силы тяжести, меняет направление вдоль траектории. Дальность больше, чем предсказано уравнением дальности, приведенным ранее, потому что снаряд должен упасть дальше, чем на ровной поверхности, как показано на (Рисунок), который основан на рисунке в «Началах » Ньютона. Если начальная скорость достаточно велика, снаряд выходит на орбиту. Поверхность Земли опускается на 5 м каждые 8000 м. За 1 с тело без сопротивления воздуха падает с высоты 5 м. Таким образом, если объекту задана горизонтальная скорость [латекс] 8000\,\текст{м}\текст{/}\текст{с} [/латекс] (или [латекс] 18000\текст{ми}\текст{ /}\text{hr}) [/latex] возле поверхности Земли, он выйдет на орбиту вокруг планеты, потому что поверхность непрерывно отклоняется от объекта. Это примерно скорость космического корабля «Шаттл» на низкой околоземной орбите, когда он работал, или любого спутника на низкой околоземной орбите. Эти и другие аспекты орбитального движения, такие как вращение Земли, более подробно рассматриваются в «Гравитации».
Рисунок 4.17 Снаряд в спутник. В каждом показанном здесь случае снаряд запускается с очень высокой башни, чтобы избежать сопротивления воздуха. С увеличением начальной скорости диапазон увеличивается и становится длиннее, чем он был бы на ровной поверхности, потому что Земля изгибается под его траекторией. При скорости 8000 м/с достигается орбита.
В PhET Explorations: Projectile Motion узнайте о движении снаряда с точки зрения угла запуска и начальной скорости.
Резюме
Снарядное движение — это движение объекта, подверженное только ускорению свободного падения, где ускорение постоянно, как вблизи поверхности Земли.
Для решения задач движения снаряда мы анализируем движение снаряда в горизонтальном и вертикальном направлениях, используя одномерные кинематические уравнения для x и y .
Время полета снаряда, запущенного с начальной вертикальной скоростью [латекс] {v}_{0y} [/латекс] по ровной поверхности, определяется выражением
Это уравнение справедливо только в том случае, если снаряд приземляется на той же высоте, с которой он был запущен.
Максимальное горизонтальное расстояние, пройденное снарядом, называется дальностью полета. Опять же, уравнение для дальности справедливо только тогда, когда снаряд приземляется на той же высоте, с которой он был запущен.
Концептуальные вопросы
Ответьте на следующие вопросы о движении снаряда на ровной поверхности при пренебрежимо малом сопротивлении воздуха с начальным углом, не равным ни [латексу] 0\текст{°} [/латексу], ни [латексу] 90\text{°}: [/latex] (a) Всегда ли скорость равна нулю? б) Когда скорость минимальна? Максимум? в) Может ли скорость когда-либо быть такой же, как начальная скорость, в любой другой момент времени, кроме t = 0? г) Может ли скорость когда-либо быть такой же, как начальная скорость, в любой другой момент времени, кроме t = 0?
Показать решение
Ответьте на следующие вопросы о движении снаряда на ровной поверхности при пренебрежимо малом сопротивлении воздуха, когда начальный угол не равен ни [латексу] 0\text{°} [/латексу], ни [латексу] 90\text{°}: [/latex] (a) Всегда ли ускорение равно нулю? (b) Всегда ли ускорение направлено в том же направлении, что и составляющая скорости? в) Всегда ли ускорение противоположно направлению составляющей скорости?
Десятицентовая монета кладется на край стола так, что она немного свисает. Четвертак скользит горизонтально по поверхности стола перпендикулярно краю и ударяется о монетку. Какая монета первой упадет на землю?
Показать решение
Задачи
Пуля выпущена горизонтально с высоты плеча (1,5 м) с начальной скоростью 200 м/с. а) Через какое время пуля упадет на землю? б) Какое расстояние пролетит пуля по горизонтали?
Показать решение
Мрамор скатывается со столешницы высотой 1,0 м и падает на пол в точке на расстоянии 3,0 м от края стола в горизонтальном направлении. а) Сколько времени шарик находится в воздухе? б) Какова скорость шарика, когда он оторвется от края стола? в) Какова его скорость в момент удара об пол?
Дротик брошен горизонтально со скоростью 10 м/с в мишень мишени для дротиков на расстоянии 2,4 м, как показано на следующем рисунке. а) На сколько ниже намеченной цели дротик попадает? (b) Что ваш ответ говорит вам о том, как опытные игроки в дартс бросают свои дротики?
Показать решение
Самолет, летящий горизонтально со скоростью 500 км/ч на высоте 800 м, сбрасывает ящик с припасами (см. следующий рисунок). Если парашют не раскроется, как далеко перед точкой выпуска ящик упадет на землю?
Предположим, что самолет в предыдущей задаче выпускает снаряд горизонтально по направлению своего движения со скоростью 300 м/с относительно самолета. а) На каком расстоянии от точки выброса пуля упадет на землю? б) Какова его скорость в момент удара о землю?
Показать решение
Питчер в фастболе может бросить бейсбольный мяч со скоростью 40 м/с (90 миль/ч). (a) Предполагая, что питчер может выпустить мяч на расстоянии 16,7 м от «домашней» пластины, так что мяч движется горизонтально, сколько времени потребуется мячу, чтобы достичь «домашней» пластины? (b) Как далеко мяч падает между рукой питчера и домашней пластиной?
Снаряд запущен под углом [латекс] 30\текст{°} [/латекс] и через 20 с приземляется на той же высоте, на которой был запущен. а) Чему равна начальная скорость снаряда? б) Какова максимальная высота? в) Каков диапазон? (d) Рассчитайте перемещение от точки запуска до положения на его траектории за 15 с.
Показать решение
Баскетболист бьет по корзине на расстоянии 6,1 м и на высоте 3,0 м над полом. Если мяч выпущен на высоте 1,8 м над полом под углом [latex] 60\text{°} [/latex] над горизонтом, какой должна быть начальная скорость, чтобы он прошел через корзину?
В определенный момент воздушный шар находится в воздухе на высоте 100 м и снижается с постоянной скоростью 2,0 м/с. Именно в этот момент девочка бросает мяч горизонтально относительно себя с начальной скоростью 20 м/с. Когда она приземлится, где она найдет мяч? Не учитывать сопротивление воздуха.
Показать решение
Человек на мотоцикле, движущийся с постоянной скоростью 10 м/с, бросает пустую банку прямо вверх относительно себя с начальной скоростью 3,0 м/с. Найдите уравнение траектории, как ее видит сотрудник полиции на обочине дороги. Предположим, что начальное положение банки — это точка, в которую она была брошена. Не учитывать сопротивление воздуха.
Спортсмен может прыгнуть в длину на 8,0 м. На какое максимальное расстояние может прыгнуть спортсмен на Луне, где ускорение свободного падения составляет одну шестую земного?
Показать решение
Максимальное горизонтальное расстояние, на которое мальчик может бросить мяч, составляет 50 м. Предположим, что он может бросать с одинаковой начальной скоростью под любым углом. На какую высоту он подбрасывает мяч, когда бросает его прямо вверх?
Камень брошен со скалы под углом [латекс] 53\текст{°} [/латекс] к горизонту. Скала высотой 100 м. Начальная скорость камня 30 м/с. а) На какую высоту над краем утеса возвышается скала? б) Какое расстояние он переместил по горизонтали, когда находился на максимальной высоте? в) Через какое время после выброса он упадет на землю? г) Каков радиус скалы? д) Каково горизонтальное и вертикальное положение скалы относительно края обрыва в точке 9?0907 t = 2,0 с, t = 4,0 с и t = 6,0 с?
Показать решение
Пытаясь уйти от преследователей, секретный агент съезжает на лыжах со склона, наклоненного на [latex] 30\text{°} [/latex] ниже горизонта со скоростью 60 км/ч. Чтобы выжить и приземлиться на снег на 100 м ниже, он должен расчистить ущелье шириной 60 м. Он это делает? Не учитывать сопротивление воздуха.
Игрок в гольф на фервее находится в 70 м от грина, который расположен ниже уровня фервея на 20 м. Если игрок в гольф ударит по мячу под углом [latex] 40\text{°} [/latex] с начальной скоростью 20 м/с, насколько близко он подлетит к грину?
Показать решение
Снаряд выпущен по холму, основание которого находится на расстоянии 300 м. Снаряд выпущен на [latex] 60\text{°} [/latex] над горизонтом с начальной скоростью 75 м/с. Холм может быть аппроксимирован плоскостью, наклоненной под углом [latex] 20\text{°} [/latex] к горизонтали. Относительно системы координат, показанной на следующем рисунке, уравнение этой прямой имеет вид [латекс] y=(\text{tan}20\text{°})x-109. [/latex] Где на холме приземляется снаряд?
Астронавт на Марсе пинает футбольный мяч под углом [латекс] 45\текст{°} [/латекс] с начальной скоростью 15 м/с. Если ускорение свободного падения на Марсе равно 3,7 м/с, а) какова дальность футбольного удара по плоской поверхности? (b) Какова будет дальность такого же толчка на Луне, где гравитация составляет одну шестую от земной?
Показать решение
Майку Пауэллу принадлежит рекорд по прыжкам в длину 8,95 м, установленный в 1991 году. Если он оторвался от земли под углом [latex] 15\text{°}, [/latex] какой была его начальная скорость?
Робот-гепард Массачусетского технологического института может перепрыгивать препятствия высотой 46 см и развивать скорость 12,0 км/ч. (a) Если робот стартует под углом [латекс] 60\текст{°} [/латекс] на этой скорости, какова его максимальная высота? б) Каким должен быть угол запуска, чтобы достичь высоты 46 см?
Показать решение
Гора Асама, Япония, является действующим вулканом. В 2009 году извержение выбросило твердые вулканические породы, которые упали на 1 км по горизонтали от кратера. Если бы вулканические породы были запущены под углом [латекс] 40\текст{°} [/латекс] к горизонту и приземлились на 900 м ниже кратера, (а) какова будет их начальная скорость и (б) каково время их полета?
Дрю Брис из Нового Орлеана Сэйнтс может бросить футбольный мяч со скоростью 23,0 м/с (50 миль в час). Если он направит бросок под углом [latex] 10\text{°} [/latex] от горизонтали, на какое расстояние он пролетит, если его нужно поймать на той же высоте, на которой он был брошен?
Показать решение
Лунный вездеход, использовавшийся в последних миссиях НАСА «Аполлон-» , достиг неофициальной наземной лунной скорости 5,0 м/с благодаря астронавту Юджину Сернану. Если бы марсоход двигался с такой скоростью по плоской лунной поверхности и наткнулся на небольшой выступ, который отбросил его от поверхности под углом [latex] 20\text{°}, [/latex], как долго он находился бы «в воздухе» на Луне?
Гравитационное поле и ускорение свободного падения
Гравитационные взаимодействия тел можно описывать, применяя понятие гравитационного поля. Считают, что передача любых взаимодействий между телами реализуется при помощи полей, которые создают рассматриваемые тела. Одно из тел не оказывает непосредственного действия на другое тело, но оно создает в окружающем его пространстве гравитационное поле, особый вид материи, которая и оказывает воздействие на второе тело. Наглядной картины поля дать нельзя, понятие физического поля относят к основным понятиям, которые невозможно определить, используя другие более простые понятия. Можно только определить свойства поля.
Гравитационное поле может создавать силу. Поле зависит только от тела, которое его создает и не зависит от тела, на которое оно действует. Силовой характеристикой гравитационного поля является его напряжённость, которую обозначают $\overline{g}$. 2}\left(2\right).\]
Из формулы (2) следует, что $g$ зависит от расстояния ($r$) от источника поля до точки, в которой поле рассматривается. В таком поле движение происходит по законам Кеплера.
Гравитационные поля удовлетворяют принципу суперпозиции. Напряженность поля, которая создается несколькими телами, равна векторной сумме напряженностей полей, которые порождаются каждым телом отдельно. Принцип суперпозиции выполняется, поскольку гравитационное поле, создаваемое какой-либо массой, не зависит от присутствия других масс. Принцип суперпозиции дает возможность рассчитывать гравитационные поля, которые созданы телами, отличающимися от точечных (размеры которых следует учитывать).
Ускорение при свободном падении
Если тело около поверхности Земли движется только под воздействием силы тяжести ($\overline{F}$), говорят, что оно свободно падает. Ускорение свободного падения обозначают буквой $g$. В соответствии со вторым законом Ньютона это ускорение равно:
где $m$ — масса свободно падающего тела. 2}\frac{3}{4\pi }\frac{g_0}{\gamma R}=g_0\frac{R-h}{R}\to h=R\left(1-\frac{g}{g_0}\right)=0,7R.\]
Ответ. $h=R\left(1-\frac{g}{g_0}\right)=0,7R$
Читать дальше: формула центростремительного ускорения.
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Ускорение свободного падения — формулы, примеры и определение
Сила тяготения
В 1682 году Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:
Закон всемирного тяготения
F — сила тяготения [Н]
M — масса первого тела (часто планеты) [кг]
m — масса второго тела [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
G = 6,67 · 10−11м3 · кг−1 · с−2
Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз.
Закон всемирного тяготения используют, чтобы вычислить силы взаимодействия между телами любой формы, если размеры тел значительно меньше расстояния между ними.
Если мы возьмем два шара, то для них можно использовать этот закон вне зависимости от расстояния между ними. За расстояние R между телами в этом случае принимается расстояние между центрами шаров.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Ускорение свободного падения
Чтобы математически верно и красиво прийти к ускорению свободного падения, нам необходимо сначала ввести понятие силы тяжести.
Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.
Сила тяжести
F = mg
F — сила тяжести [Н]
m — масса тела [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с2, но подробнее об этом чуть позже. 😉
На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, умноженной на ускорение свободного падения, разница состоит лишь в точке приложения силы.
Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору или подвес. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.
Также важно понимать, что сила тяжести зависит исключительно от массы и планеты, на которой тело находится. А вес зависит еще и от ускорения, с которым движется тело или опора.
Например, в лифте вес зависит от того, куда и с каким ускорением двигаются его пассажиры. А силе тяжести все равно, куда и что движется — она не зависит от внешних факторов.
На второй взгляд сила тяжести очень похожа на силу тяготения. В обоих случаях мы имеем дело с притяжением — значит, можем сказать, что это одно и то же. Практически.
Мы можем сказать, что это одно и то же, если речь идет о Земле и каком-то предмете, который к этой планете притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения:
Приравниваем правые части:
Делим на массу тела левую и правую части:
Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально.
Формула ускорения свободного падения
g — ускорение свободного падения [м/с2]
M — масса планеты [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
G = 6,67 · 10−11м3 · кг−1 · с−2
Ускорение свободного падения характеризует то, как быстро увеличивается скорость тела при свободном падении.
Свободное падение — это ускоренное движение тела в безвоздушном пространстве, при котором на тело действует только сила тяжести.
Ускорение свободного падения на разных планетах
Выше мы уже вывели формулу ускорения свободного падения. Давайте попробуем рассчитать ускорение свободного падения на планете Земля.
Есть один нюанс: в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают то же значение, что мы указали выше: g = 9,81 м/с2. В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с2.
И кому же верить?
Все просто: для кого решается задача, тот и главный. В экзаменах берем g = 10 м/с2, в школе при решении задач (если в условии задачи не написано что-то другое) берем g = 9,8 м/с2.
Ниже представлена таблица ускорений свободного падения и других характеристик для планет Солнечной системы, карликовых планет и Солнца.
Ускорение свободного падения в физике — формула и определение » Kupuk.net
Земля, как и любое физическое тело, обладает гравитационным полем, искривляющим пространство-время. Наблюдая проявления закона всемирного тяготения, люди выяснили, что скорость предмета, падающего на поверхность планеты, постоянно возрастает. Таким образом был открыт закон и рассчитано ускорение свободного падения.
История открытия
Учёные Древней Греции разделяли любое движение на два типа: естественное и принудительное. Перемещение тела под воздействием гравитации считалось естественным, так как не имело видимой причины и происходило само собой.
Аристотель считал, что скорость падения напрямую зависит от массы. Это ошибочное утверждение родилось в результате примитивных наблюдений. Философ приводил в пример движение к земле яблок и листьев. Очевидно, что последние летели гораздо медленнее. Исследователи тех времён ещё очень мало понимали в физике. Такие понятия, как сопротивление воздуха и ускорение были неизвестны.
Утверждения Аристотеля считались неоспоримым постулатом вплоть до начала XVII века. Галилео Галлилей решительно отверг древнюю классификацию движения. В результате проведения нескольких опытов с движением тела по наклонной плоскости, учёный ввёл понятие ускорения.
Определение ускорения свободного падения в физике
Основное внимание Галлилей уделял изучению процесса свободного падения. Самым знаменитым стал эксперимент, проведённый на Пизанской башне.
С сооружения высотой 60-м были одновременно сброшены два предмета:
маленький металлический шарик весом в пол фунта;
большая круглая бомба, весившая 100 фунтов.
Результат был просто ошеломляющим. Оба тела достигли земли практически одновременно, а небольшая разница была объяснена силой сопротивления воздушной среды. Надо заметить, что наука тех лет существенно отличалась от сегодняшней. Считалось, что воздух не мешает падению, а, напротив, увеличивает его скорость.
Ещё одним заблуждением того времени было утверждение о том, что любое движение со временем прекращается, даже если на его пути нет преград. Галлилей опроверг и этот ошибочный закон физики, введя определение инерции.
В XVI веке ещё не существовало точных хронометров. Из-за этого ускорение падения тел с Пизанской башни было рассчитано довольно грубо. Для более точного измерения учёный изучал равноускоренное движение шарика по наклонной плоскости. А более или менее правильное значение ускорения сумел вычислить Гюйгенс в 1660 г.
Физическая сущность
Свободным падением может называться равноускоренное движение тела в результате действующей на него силы тяжести, происходящее в вакууме. 2. Из-за воздействия центробежных сил на экваторе его значение немного меньше, а на полюсах, соответственно, больше.
Величина ускорения свободного падения зависит от нескольких факторов:
географических координат, точнее, широты;
расстояния до поверхности планеты;
времени суток;
геомагнитных аномалий.
Вектор свободного падения всегда направлен вниз. Это можно наглядно увидеть, подбросив какой-либо предмет. Благодаря воздействию ускорения, его движение будет постепенно замедляться. Затем оно полностью остановится и направится в обратную сторону.
Формулы для расчёта
Галилей понимал, что исследование падения тел с Пизанской башни является несовершенным. Был поставлен новый эксперимент, в котором учёному удалось увеличить время движения и уменьшить сопротивление воздуха. Отполированные латунные шарики скатывались по желобам, расположенным под определённым углом наклона. 2), где:
G — гравитационная постоянная;
M — масса планеты;
R — радиус планеты.
При помощи этой зависимости можно рассчитать значение g на поверхности любой планеты во вселенной.
Существуют задачи, для решения которых необходим более точный расчёт. В таком случае используется другая, расширенная формула: g=G (M/(R2+h)), где h — это высота над поверхностью планеты.
Стоит помнить, что для максимальной точности расчётов придётся учитывать большое количество факторов. Ускорение может измеряться при помощи специального прибора — гравиметра.
Ускорение на других планетах
Как видно из формулы, гравитационное ускорение напрямую зависит от массы и радиуса планеты. Из этого следует, что значение g на других планетах будет отличаться от земного.
Таблица показателя ускорения g для основных объектов Солнечной системы.
Наименование
Ускорение, м/с. 2
Солнце
274,01
Венера
8,87
Земля
9,81
Марс
3,72
Юпитер
25,8
Сатурн
11,54
Уран
9,04
Меркурий
3,73
Нептун
11,33
Луна
1,69
Солнце является самым большим объектом в солнечной системе, его масса почти в 300 тыс. раз больше земной. Но как можно заметить из таблицы, ускорение на поверхности звезды превышает земное всего в 28 раз. Это объясняется огромным радиусом светила.
Во вселенной существуют очень компактные объекты с невероятной плотностью и чудовищным притяжением. Если взять среднюю нейтронную звезду с радиусом 13 км и массой 2,5*10 30 кг, то ускорение на её поверхности превысит земное в 100 млрд раз и составит довольно внушительное число — 9,87*10^11м/с. 2
Воздействие перегрузок на человека
Благодаря научно-техническому прогрессу и стремительному развитию технологий, современный человек имеет возможность пользоваться довольно быстрыми средствами передвижения. Чтобы попасть в любую точку планеты на самолёте, потребуется не более суток. Быстрая скорость передвижения неминуемо связана с таким понятием, как перегрузка.
Любая перегрузка являет собой отношение двух ускорений:
негравитационного;
свободного падения.
За единицу измерения принято брать гравитационное ускорение на Земле — 9,80665 м/с². Таким образом, нулевую перегрузку можно ощутить на себе лишь в невесомости.
Перегрузка является векторной величиной. Для людей и других живых организмов огромное значение имеет её направление. Это связано с тем, что организм приспособлен к постоянному воздействию гравитационного ускорения.
Характер положительной перегрузки заключается в том, что её вектор направлен вниз — от головы к ногам. Кровь оттекает от мозга и при показателе более 10 g человек может потерять сознание за считаные секунды. При отрицательном значении кровь, напротив, бьёт в голову. Это переносится гораздо хуже и может привести к кровоизлиянию и смерти.
Показатель перегрузки для различных ситуаций:
Пример
Показатель, g
Статичное положение,
1
Взлёт пассажирского авиалайнера
1,5
Приземление на парашюте
1,8
Раскрытие купола
10−16
Спуск космического аппарата «Союз»
3−4
Высший пилотаж на спортивном самолёте
от -7 до +12
Максимальная длительная перегрузка, переносимая человеком
8−10
Аварийный спуск из космоса
20−26
Рекордная не смертельная перегрузка при автокатастрофе
214
Торможение автоматического аппарата в атмосфере Венеры
350
Предел прочности твердотельного накопителя информации
1500
Снаряд в момент выстрела
47 тыс.
Военным и спортивным лётчикам приходится постоянно испытывать большие перегрузки. Для уменьшения вредного воздействия на организм существуют специальные защитные костюмы.
Переносить перегрузку лучше всего лёжа на спине. Именно в таком положении находятся космонавты при взлёте ракет.
Ускорение свободного падения в физике — формула и определение
Земля, как и любое физическое тело, обладает гравитационным полем, искривляющим пространство-время. Наблюдая проявления закона всемирного тяготения, люди выяснили, что скорость предмета, падающего на поверхность планеты, постоянно возрастает. Таким образом был открыт закон и рассчитано ускорение свободного падения.
Содержание
История открытия
Физическая сущность
Формулы для расчёта
Ускорение на других планетах
Воздействие перегрузок на человека
История открытия
Учёные Древней Греции разделяли любое движение на два типа: естественное и принудительное. Перемещение тела под воздействием гравитации считалось естественным, так как не имело видимой причины и происходило само собой.
Аристотель считал, что скорость падения напрямую зависит от массы. Это ошибочное утверждение родилось в результате примитивных наблюдений. Философ приводил в пример движение к земле яблок и листьев. Очевидно, что последние летели гораздо медленнее. Исследователи тех времён ещё очень мало понимали в физике. Такие понятия, как сопротивление воздуха и ускорение были неизвестны.
Утверждения Аристотеля считались неоспоримым постулатом вплоть до начала XVII века. Галилео Галлилей решительно отверг древнюю классификацию движения. В результате проведения нескольких опытов с движением тела по наклонной плоскости, учёный ввёл понятие ускорения.
Определение ускорения свободного падения в физике
Основное внимание Галлилей уделял изучению процесса свободного падения. Самым знаменитым стал эксперимент, проведённый на Пизанской башне.
С сооружения высотой 60-м были одновременно сброшены два предмета:
маленький металлический шарик весом в пол фунта;
большая круглая бомба, весившая 100 фунтов.
Результат был просто ошеломляющим. Оба тела достигли земли практически одновременно, а небольшая разница была объяснена силой сопротивления воздушной среды. Надо заметить, что наука тех лет существенно отличалась от сегодняшней. Считалось, что воздух не мешает падению, а, напротив, увеличивает его скорость.
Ещё одним заблуждением того времени было утверждение о том, что любое движение со временем прекращается, даже если на его пути нет преград. Галлилей опроверг и этот ошибочный закон физики, введя определение инерции.
В XVI веке ещё не существовало точных хронометров. Из-за этого ускорение падения тел с Пизанской башни было рассчитано довольно грубо. Для более точного измерения учёный изучал равноускоренное движение шарика по наклонной плоскости. 2. Из-за воздействия центробежных сил на экваторе его значение немного меньше, а на полюсах, соответственно, больше.
Величина ускорения свободного падения зависит от нескольких факторов:
географических координат, точнее, широты;
расстояния до поверхности планеты;
времени суток;
геомагнитных аномалий.
Вектор свободного падения всегда направлен вниз. Это можно наглядно увидеть, подбросив какой-либо предмет. Благодаря воздействию ускорения, его движение будет постепенно замедляться. Затем оно полностью остановится и направится в обратную сторону.
Формулы для расчёта
Галилей понимал, что исследование падения тел с Пизанской башни является несовершенным. Был поставлен новый эксперимент, в котором учёному удалось увеличить время движения и уменьшить сопротивление воздуха. Отполированные латунные шарики скатывались по желобам, расположенным под определённым углом наклона. 2), где:
G — гравитационная постоянная;
M — масса планеты;
R — радиус планеты.
При помощи этой зависимости можно рассчитать значение g на поверхности любой планеты во вселенной.
Существуют задачи, для решения которых необходим более точный расчёт. В таком случае используется другая, расширенная формула: g=G (M/(R2+h)), где h — это высота над поверхностью планеты.
Стоит помнить, что для максимальной точности расчётов придётся учитывать большое количество факторов. Ускорение может измеряться при помощи специального прибора — гравиметра.
Ускорение на других планетах
Как видно из формулы, гравитационное ускорение напрямую зависит от массы и радиуса планеты. Из этого следует, что значение g на других планетах будет отличаться от земного.
Таблица показателя ускорения g для основных объектов Солнечной системы.
Наименование
Ускорение, м/с. 2
Солнце
274,01
Венера
8,87
Земля
9,81
Марс
3,72
Юпитер
25,8
Сатурн
11,54
Уран
9,04
Меркурий
3,73
Нептун
11,33
Луна
1,69
Солнце является самым большим объектом в солнечной системе, его масса почти в 300 тыс. раз больше земной. Но как можно заметить из таблицы, ускорение на поверхности звезды превышает земное всего в 28 раз. Это объясняется огромным радиусом светила.
Во вселенной существуют очень компактные объекты с невероятной плотностью и чудовищным притяжением. Если взять среднюю нейтронную звезду с радиусом 13 км и массой 2,5*10 30 кг, то ускорение на её поверхности превысит земное в 100 млрд раз и составит довольно внушительное число — 9,87*10^11м/с. 2
Воздействие перегрузок на человека
Благодаря научно-техническому прогрессу и стремительному развитию технологий, современный человек имеет возможность пользоваться довольно быстрыми средствами передвижения. Чтобы попасть в любую точку планеты на самолёте, потребуется не более суток. Быстрая скорость передвижения неминуемо связана с таким понятием, как перегрузка.
Любая перегрузка являет собой отношение двух ускорений:
негравитационного;
свободного падения.
За единицу измерения принято брать гравитационное ускорение на Земле — 9,80665 м/с². Таким образом, нулевую перегрузку можно ощутить на себе лишь в невесомости.
Перегрузка является векторной величиной. Для людей и других живых организмов огромное значение имеет её направление. Это связано с тем, что организм приспособлен к постоянному воздействию гравитационного ускорения.
Характер положительной перегрузки заключается в том, что её вектор направлен вниз — от головы к ногам. Кровь оттекает от мозга и при показателе более 10 g человек может потерять сознание за считаные секунды. При отрицательном значении кровь, напротив, бьёт в голову. Это переносится гораздо хуже и может привести к кровоизлиянию и смерти.
Показатель перегрузки для различных ситуаций:
Пример
Показатель, g
Статичное положение,
1
Взлёт пассажирского авиалайнера
1,5
Приземление на парашюте
1,8
Раскрытие купола
10−16
Спуск космического аппарата «Союз»
3−4
Высший пилотаж на спортивном самолёте
от -7 до +12
Максимальная длительная перегрузка, переносимая человеком
8−10
Аварийный спуск из космоса
20−26
Рекордная не смертельная перегрузка при автокатастрофе
214
Торможение автоматического аппарата в атмосфере Венеры
350
Предел прочности твердотельного накопителя информации
1500
Снаряд в момент выстрела
47 тыс.
Военным и спортивным лётчикам приходится постоянно испытывать большие перегрузки. Для уменьшения вредного воздействия на организм существуют специальные защитные костюмы.
Переносить перегрузку лучше всего лёжа на спине. Именно в таком положении находятся космонавты при взлёте ракет.
Предыдущая
ФизикаТеплообмен — основные виды в физике, суть и примеры
Следующая
ФизикаВиды теплопередачи в физике
как вывести формулу g=2s/t2(т.е время в квадрате) ускорение свободного… — Учеба и наука
Ответы
17. 11.18
Михаил Александров
Читать ответы
Андрей Андреевич
Читать ответы
✔Олеся / Математика
Читать ответы
Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика
Похожие вопросы
Решено
Брусок массой 0,5 кг. 2*y,где i,y-орты осейX и Y.Определить для момента времени t=1с:1)модуль скорости V;2)модуль ускорения a
Пользуйтесь нашим приложением
Сила тяжести: формула, единицы измерения, особенности
Сила тяжести и ее источник: Freepick
Разбираетесь с такой физической категорией, как сила тяжести? Формула, ее составляющие и единицы измерения укажут, что сильнее притянет Земля — яблоко или поезд. Отличается ли сила тяжести от силы тяготения? Объясним, как не перепутать эти две величины.
Что такое сила тяжести
Каждый день наблюдаем, как тела вокруг деформируются (меняют форму или размеры), ускоряются или тормозят, падают. В реальной жизни с различными телами происходят самые разнообразные вещи. Причина всех действий и взаимодействий кроется в некой силе. О чем идет речь?
Понятие силы
Силой называют физическую векторную величину, которая оказывает воздействие на тело, а ее источниками становятся другие тела. Что означает понятие векторной величины? Это говорит о том, что сила наделена направлением. В зависимости от того, куда она направлена, можно получить разные результаты.
Это как если стоять на вершине горы на сноуборде, то от направления толчка будет зависеть дальнейшее движение. Таков результат приложения силы в этом случае. Силы, которые изучают ученые-физики, разнообразны и очень важны для нашей повседневной жизни.
Определение и значение силы тяжести
Одна из них носит название сила тяжести. Физика предлагает следующее определение: сила тяжести — это величина, которая показывает, насколько сильно Земля притягивает тело, которое расположено на ее поверхности или рядом с ней. Таким образом, направление этой силы — центр нашей планеты.
Сила тяжести на Земле крайне важна по следующим причинам:
Наша планета притягивает все, что попадает в сферу действия этой силы, будь то твердое тело, жидкость или газ.
Благодаря ее существованию стало возможным создание атмосферы (молекулы газов, которые ее составляют, не улетают в космические просторы), появились и остаются на своих местах моря и океаны.
Любой предмет, который приподнимаем и роняем, обязательно упадет вниз по направлению к Земле.
Кстати, именно из-за воздействия этой силы люди не могут летать. Самостоятельно развить скорость, на которой полет становится возможным (так называемую первую космическую) человек не способен, а потому в обычной жизни всегда твердо стоит ногами на Земле.
Сила тяжести и сила тяготения: отличия
Падение перьев как пример силы тяжести: Freepick
Сила тяжести, определение которой дали выше, схожа с силой тяготения. Оба варианта связывает сила притяжения.
Однако эти две силы не одно и то же, хоть их и часто путают. Давайте разберемся, в чем тут дело.
Еще в 1682 году Исаак Ньютон открыл закон о всемирном тяготении. Сформулирован он был так: тела притягивают друг друга, а сила этого тяготения — величина, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональна расстоянию, возведенному в квадрат.
Математически силу тяготения записывают так: F = G×M×m/R², где:
F — сила тяготения, Н;
M — масса первого тела (часто планеты), кг;
m — масса второго тела, кг;
R — дистанция между ними, м;
G — постоянная величина (G = 6,67×10⁻¹¹ м³×кг⁻¹×с⁻²).
Продемонстрировать эту силу легко — достаточно встать на весы. Стрелка сразу же отклонится, показывая вес тела. Так происходит из-за очень большой массы Земли, благодаря которой мы придавлены к ней. На Луне, масса которой меньше, вес человека меньше в несколько раз.
Итак, закон о всемирном тяготении и соответствующая сила необходимы для вычисления силы взаимодействий между разнообразными телами. При этом их размеры должны быть меньше, чем расстояние между ними.
Теперь вернемся к нашей теме и рассмотрим подробно, что же такое сила тяжести, обозначение которой дали выше, и как она связана с силой тяготения.
Сила тяжести: формула, единицы измерения
Напомним, что когда говорим о силе тяжести, то имеем в виду силу, с которой осуществляет притяжение наша планета.
Формула силы тяжести такова: F = m×g, где:
F — сила тяжести, Н;
m — масса тела, кг;
g — ускорение свободного падения, м/с².
В этой формуле видим новую величину — ускорение свободного падения. Так называют ускорение, которое приобретает тело рядом с Землей во время свободного и беспрепятственного падения. Рядом с поверхностью Земли значение этой величины примерно равняется 9,81 м/с², а в приблизительных расчетах используют округленное значение 10 м/с².
По этой формуле рассчитывается сила тяжести, единица измерения которой — Ньютоны (в честь Исаака Ньютона).
Капл дождя падают на Землю благодаря силе тяжести: Freepick
Чему равна сила тяжести? Глядя на эту формулу, можно сказать, что сила тяжести схожа с весом тела. В покое на Земле эта величина и вес будут идентичны. Но это не одно и то же. Почему? Объяснение не сложное:
Силой, с которой на тела действует Земля, называют силу тяжести.
Вес тоже сила, с которой тела действуют на опору.
То есть у них отличаются точки действия: первая направлена на центр массы тел, а вес направлен на опору.
Кроме того, на величину силы тяжести влияет масса и планета, на которой проводятся измерения. Вес определяется также ускорением, с которым происходит движение тела и опоры.
К примеру, вес тела в лифте определяется тем, в каком направлении и как быстро происходит движение тела. Сила тяжести не учитывает, куда и что движется: эти внешние факторы на нее не влияют.
Итак, с весом разобрались. А что же с силой тяготения, которую упоминали выше? Можем ли две эти силы приравнять? На этот раз ответ будет утвердительным. Но только, когда мы говорим о Земле и теле, которое к ней притягивается. В этом случае обе силы будут равны.
Выразим это математически:
F = m×g.
F = G×M×m/R².
m×g = G×M×m/R².
Если обе части полученного уравнения разделить на массу, то получим такую формулу: g = G×M/R².
Величина g (ускорение свободного падения) уникальна для каждой планеты:
На нашей Земле свободно падающее тело с каждой секундой ускоряется примерно на 9,81 метр (м/с²).
Ускорение свободного падения рядом с Луной имеет величину всего 1,62 м/с².
На Юпитере это значение достигает 26,2 м/с². Человек, который весит 60 кг, на этой планете почувствует себя так, будто бы поправился на 100 кг.
Как изменится величина, если тело будет падать 4 секунды? Попробуем подсчитать:
Скорость падения в начальной точке составит 0 м/с².
В течение первой секунды она увеличится до 9,81 м/с².
За вторую секунду величина вырастет вдвое и составит 19,62 м/с².
Третья секунда добавить еще одну величину ускорения и получится 29,43 м/с².
В четвертую секунду скорость движения тела достигнет 39,24 м/с², что равняется приблизительно 141 км/ч.
Отметим, что яблоко и кирпич будут падать с равной скоростью. Только очень легкие предметы во время падения замедляет воздух, оказывая им ощутимое сопротивление. Так, птичье перышко будет совершать падение очень медленно и плавно.
Задумываемся об этом или нет, на каждого из нас оказывает воздействие сила тяжести. Формула ее расчета состоит из массы, умноженной на величину ускорения свободного падения. Эта сила показывает воздействие планет на тела, которые находятся рядом с их поверхностями. Поэтому ее величина отличается на Земле и на Луне.
В блоке 2 кабинета физики было дано уравнение для определения силы тяжести ( F grav ), с которой объект массой м притянулся к земле
F грав = м*г
Теперь в этой единице введено второе уравнение для расчета силы тяжести, с которой объект притягивается к земле.
где д представляет собой расстояние от центра объекта до центра земли.
В первом уравнении g называется ускорением свободного падения. Его значение составляет 9,8 м/с 2 на Земле. То есть ускорение свободного падения на поверхности земли на уровне моря составляет 9,8 м/с 2 . При обсуждении ускорения свободного падения было упомянуто, что значение g зависит от местоположения. Существуют небольшие вариации значения g относительно земной поверхности. Эти вариации являются результатом различной плотности геологических структур под каждым конкретным местом на поверхности. Они также являются результатом того факта, что Земля не имеет истинной сферической формы; земная поверхность дальше от центра на экваторе, чем на полюсах. Это привело бы к большим значениям g на полюсах. По мере того, как человек продвигается дальше от земной поверхности — скажем, в положение на орбите вокруг Земли — значение g все еще изменяется.
Значение g зависит от местоположения
Чтобы понять, почему значение g так сильно зависит от местоположения, мы воспользуемся двумя приведенными выше уравнениями, чтобы вывести уравнение для значения g. Во-первых, оба выражения для силы тяжести приравниваются друг к другу.
Теперь заметим, что масса объекта — м — присутствует по обе стороны от знака равенства. Таким образом, m можно исключить из уравнения. Это оставляет нам уравнение для ускорения свободного падения.
Приведенное выше уравнение показывает, что ускорение свободного падения зависит от массы Земли (приблизительно 5,98×10 24 кг) и расстояния ( d ), на котором объект находится от центра Земли. Если для расстояния от центра Земли используется значение 6,38×10 6 м (типичное значение радиуса Земли), то g будет рассчитано как 9,8 м/с 2 . И, конечно же, значение g будет меняться по мере удаления объекта от центра Земли. Например, если объект был перемещен в место, которое находится на расстоянии двух земных радиусов от центра Земли, то есть в два раза больше 6,38×10 6 м — тогда будет найдено существенно другое значение g. Как показано ниже, на удвоенном расстоянии от центра Земли значение g становится равным 2,45 м/с 2 .
В таблице ниже показано значение g в различных точках от центра Земли.
Местоположение
Расстояние от центра Земли (м)
Значение г (м/с 2 )
Поверхность Земли
6,38 x 10 6 м
9,8
1000 км над поверхностью
7,38 х 10 6 м
7,33
2000 км над поверхностью
8,38 x 10 6 м
5,68
3000 км над поверхностью
9,38 x 10 6 м
4,53
4000 км над поверхностью
1,04 x 10 7 м
3,70
5000 км над поверхностью
1,14 x 10 7 м
3,08
6000 км над поверхностью
1,24 x 10 7 м
2,60
7000 км над поверхностью
1,34 x 10 7 м
2,23
8000 км над поверхностью
1,44 x 10 7 м
1,93
9000 км над поверхностью
1,54 x 10 7 м
1,69
10000 км над поверхностью
1,64 x 10 7 м
1,49
50000 км над поверхностью
5,64 x 10 7 м
0,13
Как видно из приведенного выше уравнения и таблицы, значение g изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра Земли. Фактически изменение g с расстоянием следует закону обратных квадратов, где g обратно пропорционально расстоянию от центра Земли. Эта зависимость обратного квадрата означает, что при удвоении расстояния значение g уменьшается в 4 раза. При утроении расстояния значение g уменьшается в 9 раз.. И так далее. Эта обратная квадратичная зависимость изображена на рисунке справа.
Расчет g на других планетах
То же уравнение, используемое для определения значения g на поверхности Земли, можно также использовать для определения ускорения свободного падения на поверхности других планет. Значение g на любой другой планете можно рассчитать по массе планеты и радиусу планеты. Уравнение принимает следующий вид:
С помощью этого уравнения можно рассчитать следующие значения ускорения силы тяжести для различных планет.
Планета
Радиус (м)
Масса (кг)
г (м/с 2 )
Меркурий
2,43 x 10 6
3,2 x 10 23
3,61
Венера
6,073 x 10 6
4,88 x 10 24
8,83
Марс
3,38 x 10 6
6,42 x 10 23
3,75
Юпитер
6,98 x 10 7
1,901 x 10 27
26,0
Сатурн
5,82 x 10 7
5,68 x 10 26
11,2
Уран
2,35 х 10 7
8,68 x 10 25
10,5
Нептун
2,27 x 10 7
1,03 x 10 26
13,3
Плутон
1,15 x 10 6
1,2 x 10 22
0,61
Ускорение свободного падения объекта является измеримой величиной. Тем не менее, из универсального закона всемирного тяготения Ньютона вытекает предсказание, в котором говорится, что его значение зависит от массы Земли и расстояния объекта от центра Земли. Значение g не зависит от массы объекта и зависит только от местоположение — планета, на которой находится объект, и расстояние от центра этой планеты.
Расследуй!
Даже на поверхности Земли существуют локальные вариации значения g. Эти вариации обусловлены широтой (Земля не идеальная сфера, она имеет выпуклость посередине), высотой и местной геологической структурой региона. Используйте виджет Gravitational Fields ниже, чтобы исследовать, как местоположение влияет на значение g. А чтобы получить более наглядное представление, попробуйте соответствующий Value of g Interactive из раздела Physics Interactives на нашем веб-сайте.
Мы хотели бы предложить . ..
Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего Интерактивного Гравитации и/или нашего Интерактивного Значения g на Других Планетах. Вы можете найти их в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Оба интерактива позволяют учащемуся в интерактивном режиме исследовать влияние характеристик планеты на гравитационное поле.
Посетите: Гравитация | Значение g на других планетах
Перейти к следующему уроку:
Величина g — расчет и уравнение
Величина g в кадрах в секунду
Ускорение, ощущаемое свободно падающим объектом из-за силы тяжести массы тела, называется ускорением свободного падения и выражается в g, рассчитанном с использованием единицы СИ м /с 2 . Величина g зависит от массы тела и его размера, и ее значение варьируется от тела к телу. Значение g на Луне постоянно.
Ускорение под действием силы тяжести Луны
Ускорение под действием силы тяжести Луны или величина g на Луне составляет 1625 м/с 2 .
Рассчитайте ускорение, вызванное гравитацией Луны
Ускорение, вызванное формулой гравитации, указано как
G = GM / R 2
Где,
G — универсальная гравитационная постоянная G = 6,674 x 10 -11 м 3 кг -1 с -2 .
M – масса тела, измеренная в кг.
R — массовый радиус тела, измеренный в метрах.
g — ускорение свободного падения, определяемое м/с 2 .
Ускорение свободного падения также соответствует единице ускорения G — универсальная гравитационная постоянная, M — масса Луны, r — расстояние тела от центра Солнца. g — коэффициент в уравнении F = m g, поэтому g определяется следующим образом:
g = G M / r 2
И G, и M являются эмпирическими константами, и g имеет обратную квадратичную зависимость от r, расстояния от центра массы Земли.
Отсюда два следствия:
Поскольку Земля представляет собой эллипсоид, расстояние от центра точки на поверхности уменьшается с широтой, увеличивая g.
Вращение планеты создает антигравитационный центробежный эффект, который максимален на экваторе и равен нулю на полюсах.
Эти два эффекта совместно вызывают увеличение широты. Их величины легко определяются простой геометрией.
Высота над уровнем моря
Влияние широты рассчитывается на основе стандартной поверхности геоида, который представляет собой сфероид на уровне моря. Точки над уровнем моря постепенно удаляются от центра Земли, поэтому g уменьшается с высотой предсказуемым образом.
На практике значение g несколько отличается от геометрически предсказанного значения в зависимости от широты и высоты. Положительная вариация вызвана следующим:
Компоненты структуры Земли имеют различную плотность. Геометрическая модель гравитации представляет Землю как набор слоев луковичной шелухи, каждый из которых имеет одинаковую плотность (и это почти так). Каждый отдельный лист из-за его однородной плотности имеет свой центр масс, соответствующий центру масс Земли. Тем не менее, если слой имеет небольшой участок материала с более высокой плотностью, центр массы смещается в сторону участка, уменьшая r и тем самым увеличивая g.
В таблице ниже показано значение g в различных местах от центра Земли.
Location
Distance from Earth’s Centre(m)
Value of g(m/s 2 )
Earth’s surface
6,38 x 106 м
9,8
1000 км над поверхностью
7.38 x 106 m
7.33
2000 km above surface
8.38 x 106 m
5. 68
3000 km above surface
9.38 x 106 m
4.53
4000 km above surface
1.04 x 107 m
3.70
5000 km above surface
1.14 x 107 m
3.08
8000 km above surface
1.44 x 107 m
1.93
9000 km above surface
1.54 x 107 m
1.69
10000 km above surface
1.64 x 107 m
1.49
50000 км над поверхностью
5,64 x 107 м
0,13
Земля. Фактически изменение g с расстоянием следует закону обратных квадратов, где g обратно пропорционально расстоянию от центра Земли. Это уравнение обратного квадрата означает, что при увеличении зазора вдвое значение g уменьшается в 4 раза. При утроении расстояния значение g уменьшается в 9 раз.. И так далее. Эта обратная квадратичная зависимость показана на правом графике.
Величина G, равная гравитации, является основной концепцией, изучаемой на уроках естествознания. Учащиеся узнают о гравитации в более ранних классах, начиная с шестого класса.
В этой статье подробно объясняется значение G в FPS, ускорение под действием силы тяжести Луны, ускорение под действием силы тяжести также соответствует единице ускорения, а также приводится значение G в различных местах от центра Земли. Это очень информативная статья, и студенты, которые хотят получить хороший балл и получить четкое представление о концепции значения G, обязательно должны прочитать и изучить эту статью подробно.
Эта статья подготовлена группой экспертов Vedantu с целью упростить понятия, которые могут показаться трудными для некоторых учащихся. Этот учебный материал доступен на веб-сайте Vedantu. Ссылка легкодоступна и доступна для бесплатной загрузки в формате PDF. Студенты могут загрузить бесплатный PDF-файл и учиться в офлайн-среде, что поможет им больше сосредоточиться на учебе и не будет загромождать мозг ненужной информацией.
Учебный материал по значению G ориентирован в основном на конкретную тему и не включает в себя какую-либо ненужную информацию, которая не нужна при изучении этой темы.
Все мы знаем, что гравитация — это невидимая притягивающая сила, которая притягивает предметы к центру объекта. Сила гравитации изучается как неотъемлемо связанная с массой. Все мы знаем, что существует гравитационная сила притяжения, которая присутствует между каждым объектом. Сила гравитации пропорциональна массе объекта и по мере увеличения расстояния между ними сила ослабевает. Оба объекта продолжают оказывать друг на друга равную и притягивающую силу. Падающий предмет притягивает землю с той же силой, с какой земля притягивает его.
Ускорение силы тяжести на Земле также известно как значение g на Земле, равное 9,8 м/с2. Это указывает на то, что если объект падает свободно, скорость этого объекта будет увеличиваться на 9,8 каждую секунду.
Ускорение свободного падения на Луне, также известное как величина g на Луне, составляет 1625 м/с2. Формула силы тяжести обозначается как G = GM / R 2 . Масса Луны 7,35×10 22 кг.
Радиус Луны 1,74×10 6 m
Substituting the values in the formula we get-
g= 6.67×10 −11 × 7.35 × 10 22 / (1.74×10 6 ) 2
Thus, the значение g на Луне равно g=1,625 м/с 2 .
Гравитация
Падающее яблоко
Гравитация окружает нас повсюду. Например, он может заставить яблоко упасть на землю:
Гравитация постоянно действует на яблоко, поэтому оно движется все быстрее и быстрее… другими словами, оно ускоряется.
Игнорируя сопротивление воздуха, его скорость увеличивается на 9,8 метра в секунду каждую секунду. Получаем вот это:
Через 1 секунду:
9,8 м/с
Через 2 секунды:
19,6 м/с
Через 3 секунды:
29,4 м/с
и т.д…
9,8 метра в секунду в секунду (да, то есть два лота «в секунду») можно написать
90,8 м/с/с, но обычно пишут:
9,8 м/с 2
9,8 м/с 2 — ускорение под действием силы тяжести вблизи поверхности Земли. Почти все в нашей жизни происходит вблизи поверхности Земли, поэтому это значение часто используется и записывается как маленький г :
г = 9,8 м/с 2
Среднее значение 9,80665 м/с 2 , но значения различаются по всему миру, например, в Калькутте 9,78548, в Лондоне 9,81599 и в Токио 9,79805.
Так что большинство людей просто используют 9,8 м/с 2
Чтобы удержать яблоко против силы тяжести, нужна сила.
Сила равна массе, умноженной на ускорение ( F = m a ), и в этом случае ускорение равно g :
Ф = м г
Пример: с какой силой удерживать яблоко массой 0,1 кг?
F = M G
F = 0,1 кг × 9,8 м/с 2
F =
F =
F =
F =
F =
F =
. измеряется в ньютонах ( N ), что равно кг м/с
Итак, чтобы удержать яблоко, требуется сила , равная примерно 1 ньютону .
Мы также говорим, что яблоко имеет вес 0,98 Н.
Чтобы преобразовать массу в кг в силу в Ньютонах, умножьте на 9,8 м/с 2
Другой пример:
Пример: стальная балка массой 100 кг равномерно установлена на двух опорах.
Какая сила действует на каждую опору?
На балку действует сила тяжести, направленная вниз:
F = m г
F = 100 кг × 9,8 м/с 2 = 980 Н
Так как он равномерно опирается на опору 4/902 :
Но что такое гравитация?
Теперь вы знаете, как бороться с гравитацией здесь, на Земле (просто умножьте массу на 9,8 м/с 2 , чтобы получить силу), но что такое гравитация на самом деле?
Что ж, масса и энергия искривляют пространство (или искажают его), поэтому для объектов естественно следовать траекторией навстречу друг другу.
Здесь объект естественным образом следует в пространстве-времени по направлению к
Земля
В результате объекты притягиваются друг к другу , что мы называем Гравитацией .
Гравитация : притяжение объектов с массой или энергией друг к другу.
Это притяжение проявляется как сила:
меньше для удаленных объектов
больше для объектов большей массы (таких как Солнце)
Представьте себе два мяча:
Каждый шар состоит из множества частиц массы и энергии, которые притягиваются друг к другу:
(На самом деле нужно лотов дополнительных частиц!)
Но мы обычно упрощаем это, представляя, что масса и энергия каждого шара находятся в его центре, называемом Центром тяжести.
(Но помните, что мы просто представляем, что вся масса находится в центре, чтобы упростить вычисления.)
Ньютон вывел формулу силы притяжения:
F = G м 1 м 2 г 2
F сила (в ньютонах), равная, но противоположная по направлению для обоих объектов
G — гравитационная постоянная, приблизительно равная 6,674×10 -11 Н·м 2 /кг 2
м 1 и м 2 две массы (в кг)
d — расстояние между центрами каждой массы (в метрах)
Пример: Два автомобиля массами 800 кг и 1500 кг находятся на расстоянии 3 м друг от друга
Гравитационное притяжение между двумя автомобилями равно:
F = G м 1 м 2 г 2
F = 6,674×10 -11 Н·м 2 /кг 2 × 800 кг × 1500 кг (3 м) 2
F ≈ 0,000009 N
Они очень слабо (всего 9 миллионных ньютона) притягиваются друг к другу!
Пример: Яблоко и Земля
Яблоко имеет массу 0,1 кг
Земля имеет массу 5,972×10 24 кг
Из центра яблока до центра Земли равно 6371 км (6,371×10 6 м)
F = G м 1 м 2 г 2
F = 6,674×10 -11 Н·м 2 /кг 2 × 0,1 кг × 5,972×10 24 кг (6,371×10 6 м) 2
F = 0,98 N
(Это то же значение, что и в предыдущем вычислении яблока, так что это хорошо!)
Идет в обе стороны
Земля тоже притягивается к яблоку!
Но Земля настолько смехотворно массивнее, что почти не влияет на нее.
Рассчитаем ускорение для яблока и для Земли:
Пример (продолжение): Зная, что сила равна 0,98 Н, каково ускорение яблока
и Земли?
Для яблока :
F = м a
Мы знаем, что F равно 0,98 Н, а m равно 0,1 кг
0,98 Н = 0,1 кг a
Обе стороны разделить на 0,1 кг
0,98 Н / 0,1 кг = a
Замена сторон
а = 0,98 N / 0,1 кг
Ответ:
a = 9,8 м/с 2
Это ускорение из-за гравитации «g», которое мы все испытываем каждый день.
А для Земли :
F = м a
F равно 0,98 Н, m равно 5,972×10 24 кг
0,98 Н = 5,972×10 24 кг a
Обе стороны разделить на 5,972×10 24 кг
0,98 Н / 5,972×10 24 кг = a
Замена сторон
a = 0,98 Н / 5,972×10 24 кг
Ответ:
a = 1,64×10 -25 м/с 2
Это чрезвычайно маленькое ускорение , неудивительно, что мы не замечаем движение Земли из-за яблока.
Но гораздо более крупный объект, такой как Луна (с массой 7,342×10 22 кг ), оказывает заметное влияние на Землю.
Луна вращается вокруг Земли на расстоянии около 384 000 км каждые 27,3 дня
И у Земли тоже есть «орбита» (больше похожая на колебание) с Луной около 5000 км (что на самом деле меньше радиуса Земли), тоже каждые 27,3 дня.
Ваша очередь: попробуйте вычислить силу притяжения между Землей и Луной.
Поиграй
Поиграйте с гравитацией в Gravity Freeplay.
Резюме
пространство кривой массы и энергии, которое естественным образом заставляет объекты двигаться навстречу друг другу
это притяжение мы называем гравитация
это постоянное притяжение заставляет объекты ускоряться друг к другу
ускорение имеет соответствующую силу ( F = m a )
вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно 9,8 м/с 2
, значит, массой 1 кг испытывает гравитационное притяжение 9,8 ньютона с силой
Примечание. Это многостраничная статья. Для навигации используйте раскрывающиеся списки и клавиши со стрелками вверху и внизу каждой страницы.
Этот набор статей представляет собой ресурс по гравитации — удобный сборник описаний гравитационной физики, методов и уравнений с некоторыми связанными темами, такими как инерция и центростремительная сила. В нем рассматривается ньютоновская гравитация, классическое приближение первого порядка релятивистской гравитации, наиболее полезное в повседневных гравитационных расчетах. Некоторые факты относительности включаются, когда они необходимы для завершения мысли, например, в отношении энергии, но относительность не является основной темой.
Многие из приведенных здесь объяснений гравитации взяты из других моих статей. В этой статье они объединены по темам и содержат описательный обзор.
Прежде чем перейти к конкретным темам, давайте подготовим почву для некоторых ключевых констант и идей. Ньютоновскую гравитацию довольно легко понять — она вращается вокруг нескольких значений и одного уравнения, из которого выводятся многие другие:
Г 92}$. Он также известен как «Большой G », чтобы отличить его от маленького g , который будет описан ниже.
Среди естественных физических констант G не известна с очень высокой точностью, несмотря на ее важность. Это происходит из-за необычайной трудности, связанной с его измерением.
Уравнение гравитационной силы
Все остальные уравнения гравитации выводятся из уравнения гравитационной силы: 92}$
Где:
f = Сила между массами $m_1$ и $m_2$ в ньютонах.
G = универсальная гравитационная постоянная, описанная выше.
$m_1,m_2$ = Две массы во взаимном притяжении, единицы килограммы.
r = расстояние между $m_1$ и $m_2$, м.
Обратите внимание, что гравитационные силы почти всегда рассчитываются относительно центров объектов. Например, гравитацию Земли можно вычислить так, как если бы вся ее масса находилась в точке в ее центре. По причинам, выходящим за рамки этой статьи, для однородной массы это вполне допустимое упрощающее предположение.
Маленький г
«Little- g » является производным значением гравитационного ускорения на поверхности Земли. Вот как мало — г вычислено:
Первый термин: ускорение свободного падения ($a_g$ на рис. 1)
Рисунок 1: Факторы малой g
Начнем с формы уравнения (1) и следующих констант: 92} $ для небольших масс.
Причина отсутствия второго массового члена в уравнении (2) заключается в том, что движущаяся масса при ускорении под действием силы тяжести нейтрализует собственную массу в соответствии с принципом эквивалентности, который утверждает, что сила гравитации и сила инерции равны. Это означает, что масса Земли является единственным фактором в движении малой массы, и это объясняет, почему большие и малые массы падают с одинаковой скоростью в гравитационном поле. Это означает, что всякий раз, когда вычисляется ускорение, за редким исключением, меньшая масса исключается из исходного уравнения (1).
Второй член: центростремительная сила ($a_c$ на рис. 1)
Первый член выше вычисляет гравитационное ускорение на поверхности Земли, но есть еще один фактор, который необходимо принять во внимание — вращение Земли создает центростремительную силу. Этот фактор приводит к тому, что массы вблизи экватора испытывают немного меньшее суммарное ускорение (а стационарные массы испытывают немного меньшую силу), чем если бы они были расположены на полюсах. 9{2}}{г}$
Результат: $g = a_g — a_c$
Для этой задачи нам нужно написать уравнение (3) таким образом, чтобы вычислялось ускорение (поэтому, как и прежде, мы опускаем м , массу движущегося объекта). Затем нам нужно учесть тот факт, что и эффективный радиус, и скорость вращения изменяются на разных широтах, и, наконец, нам нужно учесть тот факт, что векторы гравитационной и центростремительной сил не выровнены нигде, кроме экватора, как показано на рисунке 1. 92}$
Прочие факторы
Вышеизложенное никоим образом не является исчерпывающим обсуждением вопросов, связанных с вычислением малого g. Есть высота, из-за которой гравитация уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, и тот факт, что Земля не является сферической, среди прочего. Но приведенный выше результат подходит для вычисления поверхностных сил и ускорений.
Примечания к проекту
Вместо того, чтобы использовать графические изображения уравнений, в этой статье используется схема рендеринга LaTeX под названием MathJax. Это моя первая статья с использованием этого метода. Преимущество этого заключается в том, что я могу просто вводить уравнения и видеть их визуализацию через несколько секунд (или я могу использовать свой редактор LaTeX для более сложных уравнений). Еще одним преимуществом является то, что при увеличении страницы уравнения выглядят лучше, а не хуже, как при графическом рендеринге.
Каталожные номера
Это список литературы для всего набора статей.
Закон всемирного тяготения Ньютона
Гравитация Земли (Маленький-G)
Сила
Мощность
Энергия
Работа
Потенциальная энергия
Кинетическая энергия
Ускорение
Дифференциальные уравнения
Внешняя баллистика
Орбитальная механика
Спасательная скорость
Маятник
Примечание. Это многостраничная статья. Для навигации используйте раскрывающиеся списки и клавиши со стрелками вверху и внизу каждой страницы.
5.4 Масса и вес | University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу раздела вы сможете:
Объяснять разницу между массой и весом
Объясните, почему падающие объекты на Земле никогда не находятся в состоянии свободного падения
Опишите концепцию невесомости
Масса и вес часто используются как синонимы в повседневном разговоре. Например, наши медицинские записи часто показывают наш вес в килограммах, но никогда в правильных единицах измерения — ньютонах. Однако в физике есть важное различие. Вес — это притяжение Земли к объекту. Это зависит от удаленности от центра Земли. В отличие от веса, масса не зависит от местоположения. Масса объекта одинакова на Земле, на орбите или на поверхности Луны. 9{2}. [/latex]
Хотя почти во всем мире в качестве единицы силы используется ньютон, в США наиболее привычной единицей силы является фунт (фунт), где 1 Н = 0,225 фунта. фунт человек весит 1000 Н.
Вес и гравитационная сила
Когда объект падает, он ускоряется по направлению к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что результирующая сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, результирующая сила, действующая на падающий объект, представляет собой гравитационную силу, обычно называемую ее вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс], или сила тяжести, действующая на объект массой м . Вес можно обозначить как вектор, потому что он имеет направление; вниз — это, по определению, направление силы тяжести, и, следовательно, вес — это направленная вниз сила. Величина веса обозначается как w . Галилей доказал, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением 90 523 g 90 524 . Используя результат Галилея и второй закон Ньютона, мы можем вывести уравнение для веса.
Рассмотрим объект массой м , падающий на Землю. На него действует только нисходящая сила тяжести, которая представляет собой вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс]. Второй закон Ньютона гласит, что величина чистой внешней силы, действующей на объект, равна [латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = m \ overset {\ to }{a}. [/latex] Мы знаем, что ускорение объекта под действием силы тяжести равно [латекс] \overset{\to }{g}, [/latex] или [латекс] \overset{\to }{a}=\overset{ \к {г} [/латекс]. Подставив их во второй закон Ньютона, мы получим следующие уравнения. 9{2})=9,80\,\текст{N}. [/latex]
Когда чистая внешняя сила, действующая на объект, представляет собой его вес, мы говорим, что это свободное падение , то есть единственная сила, действующая на объект, — это гравитация. Однако, когда объекты на Земле падают вниз, они никогда не находятся в состоянии свободного падения, потому что на объект всегда действует некоторая направленная вверх сила сопротивления воздуха. {2} [/латекс]. Таким образом, масса 1,0 кг имеет вес 90,8 с. ш. на Земле и всего около 1,7 с. ш. на Луне.
Самое широкое определение веса в этом смысле состоит в том, что вес объекта — это гравитационная сила, действующая на него со стороны ближайшего крупного тела, такого как Земля, Луна или Солнце. Это наиболее распространенное и полезное определение веса в физике. Однако оно резко отличается от определения веса, используемого НАСА и популярными средствами массовой информации в связи с космическими путешествиями и исследованиями. Когда они говорят о «невесомости» и «микрогравитации», они имеют в виду явление, которое в физике называется «свободным падением». Мы используем предыдущее определение веса, силы [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс] из-за гравитации, действующей на объект массой м , и мы тщательно различаем свободное падение и фактическую невесомость.
Имейте в виду, что вес и масса — разные физические величины, хотя и тесно связанные между собой. Масса — это внутреннее свойство объекта: это количество материи. Количество или количество материи объекта определяется количеством содержащихся в нем атомов и молекул различных типов. Поскольку эти числа не меняются, в ньютоновской физике масса не меняется; следовательно, его реакция на приложенную силу не меняется. Напротив, вес — это гравитационная сила, действующая на объект, поэтому он зависит от гравитации. Например, человек ближе к центру Земли, на небольшой высоте, такой как Новый Орлеан, весит немного больше, чем человек, который находится на большей высоте в Денвере, даже если они могут иметь одинаковую массу.
Заманчиво приравнять массу к весу, потому что большинство наших примеров происходят на Земле, где вес объекта лишь немного зависит от местоположения объекта. Кроме того, трудно сосчитать и идентифицировать все атомы и молекулы в объекте, поэтому масса редко определяется таким образом. Если мы рассмотрим ситуации, в которых [латекс] \overset{\to }{g} [/latex] является константой на Земле, мы увидим, что вес [латекс] \overset{\to }{w} [/latex] непосредственно пропорциональна массе m , так как [латекс] \overset{\to }{w}=m\overset{\to }{g}, [/latex], то есть чем массивнее объект, тем больше он весит. {2} [/латекс], объект весит 8,4 Н. Однако масса объекта по-прежнему составляет 5,0 кг. на Луне. 9{2}? [/latex]
Стратегия
Нам был дан вес камня, который мы используем для определения чистой силы, действующей на камень. Однако нам также необходимо знать его массу, чтобы применить второй закон Ньютона, поэтому мы должны применить уравнение для веса, [латекс] w = мг [/латекс], чтобы определить массу.
Решение
Никакие силы не действуют в горизонтальном направлении, поэтому мы можем сосредоточиться на вертикальных силах, как показано на следующей диаграмме свободного тела. Мы обозначаем ускорение в сторону; технически это не часть диаграммы свободного тела, но помогает напомнить нам, что объект ускоряется вверх (поэтому результирующая сила направлена вверх). 9{2})\hfill \\ \hfill F-180\,\text{N}& =\hfill & 27\,\text{N}\hfill \\ \hfill F& =\hfill & 207\,\text{ N}=210\,\text{N до двух значащих цифр}\hfill \end{array} [/latex]
Значение
Чтобы применить второй закон Ньютона в качестве основного уравнения при решении задачи, иногда приходится полагаться на другие уравнения, например, на вес или одно из кинематических уравнений, чтобы завершить решение.
Проверьте свои знания
Для (примера) найдите ускорение, когда сила, приложенная фермером, равна 230,0 Н.
Показать решение
Сможете ли вы избежать поля с валунами и благополучно приземлиться прямо перед тем, как закончится топливо, как это сделал Нил Армстронг в 1969 году? Эта версия классической видеоигры точно имитирует реальное движение лунного посадочного модуля с правильной массой, тягой, расходом топлива и лунной гравитацией. Настоящим лунным посадочным модулем трудно управлять.
Используйте эту интерактивную симуляцию, чтобы перемещать Солнце, Землю, Луну и космическую станцию, чтобы увидеть влияние их гравитационных сил и орбитальных траекторий. Визуализируйте размеры и расстояния между различными небесными телами и отключите гравитацию, чтобы увидеть, что было бы без нее. 9{2} [/латекс]. В этой задаче силы действуют на сиденье и ремень безопасности.
Тело массой 2,00 кг толкают вертикально вверх под действием вертикальной силы 25,0 Н. Каково его ускорение?
Показать решение
Автомобиль массой 12 500 Н трогается с места и разгоняется до 83,0 км/ч за 5,00 с. Сила трения равна 1350 Н. Найти приложенную силу двигателя.
Предполагается, что тело массой 10,0 кг находится в гравитационном поле Земли с [латексом] g=9{2}, [/latex] какова величина его приложенной силы?
Бейсболист выполняет трюк для телевизионной рекламы. Он поймает бейсбольный мяч (массой 145 г), брошенный с высоты 60,0 м над перчаткой. Его перчатка останавливает мяч за 0,0100 с. С какой силой его перчатка действует на мяч?
Показать решение
Когда Луна находится прямо над головой на закате, сила воздействия Земли на Луну, [латекс] {F}_{\text{EM}} [/латекс], по существу составляет [латекс] 9{22}\,\text{kg}, [/latex] определяют величину ускорения Луны.
Ускорение свободного падения
Введение
Объект в свободном падении имеет нисходящее ускорение величиной g , где
g = 9,80 м/с 2 .
Ускорение создается гравитационной силой, с которой Земля воздействует на объект. Применение второго закона Ньютона к объекту в свободном падении дает
W = мг,
уравнение, связывающее массу и вес объекта. На рис. 1 показана диаграмма силы свободного тела для объекта, скользящего по наклонной поверхности без трения под углом θ к горизонту. Н — нормальная сила, действующая на объект со стороны поверхности наклона, а мг — сила тяжести, действующая на объект со стороны Земли, вес объекта. Нормальная сила направлена перпендикулярно поверхности склона, а сила тяжести направлена вертикально вниз, к центру Земли. Так как ускорение объекта параллельно наклону, удобно взять наше 9Оси координат 0523 x и y должны быть параллельны и перпендикулярны поверхности уклона. Если ось x направлена вниз по склону, то ускорение объекта находится в направлении + x и
a x = a.
Составляющие силы тяжести по координатным направлениям показаны на рисунке 1.
Рисунок 1 : Диаграмма силы свободного тела для объекта, скользящего по склону без трения
Применение
F x
= MA 9000
6.
Объект скользит вниз по склону с постоянным ускорением, g sin θ . Если объект выходит из состояния покоя и перемещается на расстояние x вниз по склону за время t , одно из кинематических уравнений постоянного ускорения дает, что
x = at 2 .
С
a = g sin θ ,
это становится
(1)
х = g(sin θ )t 2 .
Движение подобно свободному падению, но с уменьшенным значением ускорения. Уменьшенное ускорение означает более длительные интервалы времени для данного расстояния. Это позволяет более точно измерить г , чем мы могли бы легко получить для свободного падения.
Объектив
В этом эксперименте мы измеряем время, которое требуется тележке, чтобы проехать расстояние вниз по склону без трения, и используем это для определения ускорения свободного падения, g . Измеренное значение г будет сравниваться с принятым значением
г = 9,80 м/с 2 .
Аппаратура
Трек и тележка PASCO
Секундомер
Обсуждение
Введение для этого эксперимента показывает, что для объекта, движущегося вниз по склону, который наклонен под углом 90 523 θ 90 524 относительно горизонтали, время 90 523 t 90 524, требуется, чтобы объект переместился на расстояние 90 523 x 90 524 , вдоль наклона определяется уравнением
x = (g sin θ )t 2 .
Схема экспериментальной установки показана на рис. 2. На рисунке показано, что
грех θ = .
Это дает
x = gt 2 .
Решая для г , получаем
( 2 )
г =
2Lx
ht 2
.
Рисунок 2 : Экспериментальная установка
В этом эксперименте мы измерим L , x , h и t и используем эти измерения для расчета г . Применение уравнения для стандартного отклонения из Приложения дает
( 3 )
Δg = g
2
+
2
+
2
+
2
,
где Δ g — неопределенность расчетного значения g из-за неопределенностей измерения величин L , x , h и t , которые используются для расчета g .
Процедура
Пожалуйста, распечатайте рабочий лист для этой лабораторной работы. Этот лист понадобится вам для записи ваших данных.
Осторожно: Будьте осторожны, чтобы не поцарапать поверхность гусеницы и не уронить на нее ничего! Когда тележка не используется, ставьте ее на лабораторный стол колесами вверх.
1
См. рис. 2. Расстояние x , пройденное тележкой, будет определяться двумя карандашными отметками на дорожке, которые служат линиями старта и финиша для передней части тележки. Измерьте и запишите расстояние x между двумя карандашными отметками на дорожке. Расстояние L между опорами гусеницы было измерено и указано на боковой стороне гусеницы. Запишите значение L .
2
Поместите тележку в середину гусеницы и посмотрите, катится ли она к любому концу, чтобы проверить, выровнена ли гусеница (при отсутствии прокладки). При необходимости отрегулируйте винт под одним концом направляющей, чтобы убедиться, что она выровнена. Также убедитесь, что автомобиль плавно движется по трассе. (Сообщите своему ТА, если это не так.)
3
Можно поднять гусеницу, поместив металлический блок (прокладку) под регулировочный винт. Предусмотрены прокладки на 1 см и прокладки на 2 см. Поэтому дорожку можно поднять на высоту 1, 2 и 3 см. Это значение ч . Сначала используйте 1-сантиметровую прокладку. Поместите тележку на рельсы так, чтобы ее передний конец был выровнен с большей из двух карандашных отметок, определяющих x . Осторожно освободите тележку из состояния покоя и одновременно включите секундомер. Остановите секундомер, когда передний конец тележки достигает нижней отметки карандашом и записывают время, t 1 , в таблицу 1. Повторите эту процедуру еще три раза, один раз с тем же человеком, используя секундомер, а затем два раза с другой лабораторией. партнер делает измерение времени. Запишите свои результаты как t 1 , t 2 , t 3 и t 4 в таблице 1.1.
4
Повторите шаг 3 для высот (значения ч ) 2 см и 3 см. Запишите четыре измерения времени для каждых ч в Таблицу 1.
5
Calculate the average value of t for each h and enter your results into Table 1. Then use the equation
g =
2Lx
ht 2
to calculate g на каждые ч и занести в Таблицу 1.
6
Процентная неопределенность в каждой из величин x , L и h мала. Therefore, the uncertainty in your measured value of g is determined mainly by the error in measuring t and
Δg = g
.
Примите Δ t за стандартное отклонение вашего измерения t , так что
Используйте данные из таблицы 1 для расчета Δ 90 523 t 90 524 для каждого 90 523 ч 90 524 и введите результаты в таблицу 2. Для каждого h , рассчитайте процент неопределенности в измеренном значении г как
( 5 )
% неопределенности = = × 100%
и занесите результаты в таблицу 2.
7
Для каждых ч рассчитайте процентную ошибку в измеренном вами значении г по сравнению с принятым значением 9,80 м/с 2 .