Определите радиус окружности и период обращения электрона. Физика, 11 класс, параграф 1-7, 4 задача. Мякишев и Буховцев – Рамблер/класс
Определите радиус окружности и период обращения электрона. Физика, 11 класс, параграф 1-7, 4 задача. Мякишев и Буховцев – Рамблер/классИнтересные вопросы
Школа
Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?
Новости
Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?
Школа
Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?
Школа
Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?
Новости
Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?
Вузы
Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?
Всем привет.
Решили уже?
Определите радиус окружности и период обращения электрона в однородном магнитном поле с индукцией B =0,01 Тл. Скорость электрона перпендикулярна вектору магнитной индукции и равна 106 м/с.
Лучший ответ
Привет! Вот
Сила Лоренца является центростремительной силой:
Период обращения:
Ответ: 0,57 мм; 3,6 нс.
еще ответы
ваш ответ
Можно ввести 4000 cимволов
отправить
дежурный
Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия пользовательского соглашения
похожие темы
Юмор
Олимпиады
ЕГЭ
Компьютерные игры
похожие вопросы 5
Какой высоты должно быть плоское зеркало Физика 11 класс Мякишев Г.Я. 52-8
Ребята подскажите кто сможет:
Какой высоты должно быть плоское зеркало, висящее вертикально, чтобы человек, рост которого Н, видел (Подробнее.
ГДЗ11 классФизикаМякишев Г.Я.
ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №476 Изобразите силы, действующие на тело.
Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. (Подробнее…)
ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс
Какой был проходной балл в вузы в 2017 году?
Какой был средний балл ЕГЭ поступивших в российские вузы на бюджет в этом году? (Подробнее…)
Поступление11 классЕГЭНовости
16. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)… Цыбулько И. П. Русский язык ЕГЭ-2017 ГДЗ. Вариант 13.
16.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.
ЕГЭ-2017 Цыбулько И.
П. Русский язык ГДЗ. Вариант 13. 18. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)…
18.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)
ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.
Равномерное движение по окружности. Скорость, ускорение
Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев
Темы кодификатора ЕГЭ: движение по окружности с постоянной по модулю скоростью, центростремительное ускорение.
Равномерное движение по окружности — это достаточно простой пример движения с вектором ускорения, зависящим от времени.
Пусть точка вращается по окружности радиуса . Скорость точки постоянна по модулю и равна . Скорость называется линейной скоростью точки.
Период обращения — это время одного полного оборота.
Для периода имеем очевидную формулу:
. (1)
Частота обращения — это величина, обратная периоду:
.
Частота показывает, сколько полных оборотов точка совершает за секунду. Измеряется частота в об/с (обороты в секунду).
Пусть, например, . Это означает, что за время точка совершает один полный
оборот. Частота при этом получается равна: об/с; за секунду точка совершает 10 полных оборотов.
Угловая скорость.
Рассмотрим равномерное вращение точки в декартовой системе координат. Поместим начало координат в центре окружности (рис. 1).
| Рис. 1. Равномерное движение по окружности |
Пусть — начальное положение точки; иными словами, при точка имела координаты . Пусть за время точка повернулась на угол и заняла положение .
Отношение угла поворота ко времени называется угловой скоростью вращения точки:
.
(2)
Угол , как правило, измеряется в радианах, поэтому угловая скорость измеряется в рад/с. За время, равное периоду вращения, точка поворачивается на угол . Поэтому
. (3)
Сопоставляя формулы (1) и (3), получаем связь линейной и угловой скоростей:
. (4)
Закон движения.
Найдём теперь зависимость координат вращающейся точки от времени. Видим из рис. 1, что
.
Но из формулы (2) имеем: . Следовательно,
. (5)
Формулы (5) являются решением основной задачи механики для равномерного движения точки по окружности.
Центростремительное ускорение.
Теперь нас интересует ускорение вращающейся точки. Его можно найти, дважды продифференцировав соотношения (5):
С учётом формул (5) имеем:
(6)
Полученные формулы (6) можно записать в виде одного векторного равенства:
(7)
где — радиус-вектор вращающейся точки.
Мы видим, что вектор ускорения направлен противоположно радиус-вектору, т.
е. к центру окружности (см. рис. 1). Поэтому ускорение точки, равномерно движущейся по окружности, называется центростремительным.
Кроме того, из формулы (7) мы получаем выражение для модуля центростремительного ускорения:
(8)
Выразим угловую скорость из (4)
и подставим в (8). Получим ещё одну формулу для центростремительного ускорения:
.
Как рассчитать период и радиус обращения геосинхронного спутника
Когда спутник движется по геостационарной орбите вокруг Земли, ему необходимо двигаться с определенным радиусом и периодом обращения, чтобы поддерживать эту орбиту. Поскольку радиус и период связаны между собой, вы можете использовать физику для расчета одного из них, если знаете другой.
период спутника — это время, за которое он совершает один полный оборот вокруг объекта. Период обращения Земли вокруг Солнца составляет один год. Если вы знаете скорость спутника и радиус его обращения, вы можете вычислить его период.
Вы можете рассчитать скорость спутника вокруг объекта, используя уравнение
Спутник движется по всей окружности круга — это
если r радиус орбиты — в период T . Это означает, что орбитальная скорость должна быть
.дает вам
Если решить это на период сателлита, то получится
Вам, интуитивным физикам, может быть интересно: а что, если вы хотите изучить спутник, который просто все время остается неподвижным над одним и тем же местом на Земле? Другими словами, спутник, период которого совпадает с земным 24-часовым периодом? Ты можешь сделать это?
Такие спутники существуют. Они очень популярны для связи, потому что они всегда вращаются в одном и том же месте относительно Земли; они не исчезают за горизонтом и потом снова появляются. Они также позволяют работать спутниковой системе глобального позиционирования, или GPS.
В случае стационарных спутников период T составляет 24 часа или около 86 400 секунд.
Можете ли вы найти расстояние, на котором должен находиться стационарный спутник от центра Земли (то есть радиус), чтобы он оставался неподвижным? Используя уравнение для периодов, вы видите, что
Подставив числа, вы получите
Если вы возьмете из этого кубический корень, вы получите радиус
.вы получите
, что составляет около 22 300 миль. Это расстояние от поверхности Земли, на котором геостационарные спутники должны выйти на орбиту. На этом расстоянии они вращаются вокруг Земли с той же скоростью, что и Земля, а это означает, что они остаются на одном и том же участке земли.
На практике очень сложно получить правильную скорость, поэтому геосинхронные спутники имеют либо газовые ускорители, которые можно использовать для точной настройки, либо магнитные катушки, которые позволяют им двигаться, отталкиваясь от магнитного поля Земли.
Эта статья из книги:
- Физика I Для чайников,
Об авторе книги:
Доктор Стивен Хольцнер написал более 40 книг по физике и программированию. Он был пишущим редактором в 9 лет.0005 PC Magazine и преподавал в Массачусетском технологическом институте и Корнелле. Он является автором книг для чайников, в том числе Physics For Dummies и Physics Essentials For Dummies. Доктор Хольцнер получил докторскую степень в Корнелле.
Эту статью можно найти в категории:
- Физика,
5.5: Атомный и ионный радиус
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
На этой странице объясняются различные меры атомного радиуса, а затем рассматривается, как он меняется в Периодической таблице — по периодам и низшим группам.
Предполагается, что вы понимаете электронные структуры простых атомов, записанных в нотации s, p, d.
Атомный радиус
В отличие от шара, атом не имеет фиксированного радиуса. Радиус атома можно найти, только измерив расстояние между ядрами двух соприкасающихся атомов, а затем разделив это расстояние вдвое.
Как видно из диаграмм, один и тот же атом может иметь разный радиус в зависимости от того, что его окружает. На левой диаграмме показаны связанные атомы. Атомы сближены, поэтому измеренный радиус меньше, чем если бы они просто соприкасались. Это то, что вы получили бы, если бы у вас были атомы металла в металлической структуре или атомы, ковалентно связанные друг с другом. Тип измеряемого здесь атомного радиуса называется металлическим радиусом или ковалентным радиусом в зависимости от связи.
На правой диаграмме показано, что произойдет, если атомы просто соприкоснутся. Силы притяжения намного меньше, и атомы по существу «не раздавлены». Эта мера атомного радиуса называется радиусом Ван-дер-Ваальса из-за слабых притяжений, присутствующих в этой ситуации.
Тенденции атомного радиуса в периодической таблице
Точная картина, которую вы получите, зависит от того, какую меру атомного радиуса вы используете, но тенденции все еще действительны. На следующей диаграмме используются металлические радиусы для металлических элементов, ковалентные радиусы для элементов, которые образуют ковалентные связи, и радиусы Ван-дер-Ваальса для тех (например, благородных газов), которые не образуют связей.
Тенденции атомного радиуса в периоды 2 и 3
Тенденции атомного радиуса вниз по группе
Совершенно очевидно, что атомы становятся больше по мере того, как вы спускаетесь вниз по группам. Причина столь же очевидна — вы добавляете дополнительные слои электронов.
Тенденции атомного радиуса по периодам
Вы должны игнорировать инертные газы в конце каждого периода. Поскольку неон и аргон не образуют связей, вы можете измерить только их ван-дер-ваальсов радиус — случай, когда атом довольно хорошо «несплющен».
Все остальные атомы измеряются там, где их атомный радиус уменьшается из-за сильного притяжения. Вы не сравниваете подобное с подобным, если включаете благородные газы.
Не считая благородных газов, атомы становятся меньше по мере прохождения периода. Если подумать, металлический или ковалентный радиус будет мерой расстояния от ядра до электронов, образующих связь. (Если вы не уверены, посмотрите на левую часть первой диаграммы на этой странице и представьте, что связывающие электроны находятся на полпути между двумя ядрами.)
От лития до фтора все эти электроны находятся в 2-й уровень, просматриваемый 1с 2 электронов. Увеличение числа протонов в ядре по мере прохождения периода сильнее притягивает электроны. Величина экранирования постоянна для всех этих элементов.
В период от натрия к хлору происходит то же самое. Размер атома контролируется связывающими электронами 3-го уровня, которые притягиваются ближе к ядру за счет увеличения числа протонов — в каждом случае экранируются электронами 1-го и 2-го уровней.
Тенденции в переходных элементах
Хотя в начале ряда наблюдается небольшое сжатие, все атомы имеют примерно одинаковый размер. Размер определяется 4s электронами. Притяжение растущего числа протонов в ядре более или менее компенсируется дополнительным экранированием из-за увеличения числа 3d-электронов.
Ионный радиус
Ионные радиусы трудно измерить с какой-либо степенью достоверности, и они варьируются в зависимости от окружения иона. Например, имеет значение, какова координация иона (сколько противоположно заряженных ионов соприкасается с ним) и что это за ионы. Используется несколько различных мер ионных радиусов, и все они отличаются друг от друга на разную величину. Это означает, что если вы собираетесь проводить надежные сравнения с использованием ионных радиусов, они должны исходить из одного и того же источника.
Вы должны помнить, что существуют довольно большие погрешности в использовании ионных радиусов, и что попытки объяснить вещи в мельчайших деталях затрудняются этими неопределенностями.
Нижеследующее будет достаточно для уровня UK A (и его различных эквивалентов), но подробные объяснения слишком сложны для этого уровня.
Тенденции ионного радиуса в периодической таблице
Тенденции ионного радиуса вниз по группе : Это самый простой момент! Когда вы добавляете дополнительные слои электронов по мере продвижения вниз по группе, ионы неизбежно становятся больше. Две приведенные ниже таблицы показывают этот эффект в группах 1 и 7.
| электронная структура иона | ионный радиус (нм) | |
|---|---|---|
| Ли + | 2 | 0,076 |
| Нет данных + | 2, 8 | 0,102 |
| К + | 2, 8, 8 | 0,138 |
руб. + | 2, 8, 18, 8 | 0,152 |
| Cs + | 2, 8, 18, 18, 8 | 0,167 |
| электронная структура иона | ионный радиус (нм) | |
|---|---|---|
| F — | 2, 8 | 0,133 |
| Класс — | 2, 8, 8 | 0,181 |
| Бр — | 2, 8, 18, 8 | 0,196 |
| I — | 2, 8, 18, 18, 8 | 0,220 |
Тенденции изменения ионного радиуса за период
Давайте посмотрим на радиусы простых ионов, образованных элементами по мере прохождения периода 3 Периодической таблицы элементов от Na до Cl.
| Нет данных + | мг 2 + | Ал 3 + | П 3 — | С 2 — | Класс — | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| количество протонов | 11 | 12 | 13 | 15 | 16 | 17 | |
| электронная структура иона | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8,8 | 2,8,8 | 2,8,8 | |
| ионный радиус (нм) | 0,102 | 0,072 | 0,054 | (0,212) | 0,184 | 0,181 |
В таблице отсутствует кремний, который не образует простой ион.
Радиус фосфид-иона указан в скобках, потому что он получен из другого источника данных, и я не уверен, безопасно ли его сравнивать. Значения ионов оксида и хлорида совпадают в разных источниках, так что, вероятно, все в порядке. Значения снова относятся к 6-координации, хотя я не могу гарантировать этого для числа фосфидов.
Прежде всего, обратите внимание на большой скачок ионного радиуса, как только вы попадаете в отрицательные ионы. Это удивительно? Вовсе нет — вы только что добавили целый дополнительный слой электронов. Обратите внимание, что в рядах положительных ионов и рядах отрицательных ионов ионные радиусы уменьшаются по мере прохождения периода. Нам нужно смотреть на положительные и отрицательные ионы отдельно.
- Положительные ионы : В каждом случае ионы имеют одинаковую электронную структуру — говорят, что они изоэлектронный . Однако число протонов в ядрах ионов увеличивается. Это будет притягивать электроны все больше и больше к центру иона, вызывая падение ионных радиусов.
Это довольно очевидно! - Отрицательные ионы: Здесь происходит то же самое, за исключением того, что у вас есть дополнительный слой электронов. Однако необходимо прокомментировать, насколько похожи по размеру ион сульфида и ион хлорида. Дополнительный протон здесь почти ничего не меняет.
Это довольно очевидно!Разница между размерами аналогичных пар ионов на самом деле становится еще меньше по мере того, как вы спускаетесь в группы 6 и 7. Например, ион Te 2 — всего на 0,001 нм больше, чем ион I — .
Насколько мне известно, для этого нет простого объяснения — уж точно такого, которое можно было бы использовать на этом уровне. Это хорошая иллюстрация того, что я сказал ранее — подробное объяснение вещей, связанных с ионными радиусами, иногда очень сложно.
Тенденции изменения ионного радиуса для некоторых других изоэлектронных ионов
На самом деле это всего лишь вариация того, о чем мы только что говорили, но она объединяет отрицательные и положительные изоэлектронные ионы в один и тот же ряд результатов.
Помните, что все изоэлектронные ионы имеют точно такое же расположение электронов.
| Н 3 — | О 2- | Ф — | Нет данных + | мг 2 + | Ал 3 + | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| количество протонов | 7 | 8 | 9 | 11 | 12 | 13 | |
| электронная структура иона | 2, 8 | 2, 8 | 2, 8 | 2, 8 | 2, 8 | 2, 8 | |
| ионный радиус (нм) | (0,171) | 0,140 | 0,133 | 0,102 | 0,072 | 0,054 |
Примечание: Значение нитрид-иона указано в скобках, потому что оно получено из другого источника, и я не знаю наверняка, относится ли оно к той же 6-координации, что и остальные ионы.