МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА Термодинамика Электромагнитная индукция Радиоактивность. Элементы физики ядра Молекулярная физика и термодинамика Постоянный ток

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

Пример 5. Спутник вращается вокруг Земли по круговой орбите радиусом r. В какой пропорции сообщенная ему при запуске энергия поделилась между потенциальной и кинетической энергиями?

Решение. Считая, что спутник движется по круговой орбите, его кинетическую энергию можно определить по формуле

,

где m – масса спутника;  – его скорость; R – радиус Земли.

Если выбрать начало отсчета потенциальной энергии на бесконечности, то на поверхности Земли , а на орбите .

Следовательно, при выводе спутника на орбиту ему была сообщена потенциальная энергия

.

Искомое отношение энергий выразится следующим образом:

.

Пример 6. Подъемный кран за время ч поднимает строительные материалы массой т на высоту м. Определить мощность двигателя подъемного крана, если его коэффициент полезного действия .

Решение. Подъемный кран, поднимая груз на высоту h, увеличивает его потенциальную энергию. Работа А, совершаемая двигателем подъемного крана, идет на подъем груза и на работу против сил трения в механизмах.

Полезная работа Ап двигателя равна увеличению потенциальной энергии груза:

,

где g – ускорение свободного падения.

Коэффициент полезного действия  равен отношению полезной мощности NП ко всей потребляемой мощности N:

 . (1)

Учитывая, что , запишем выражение (1) в виде

.

Мощность двигателя равна

 . (2)

Вычислим искомую мощность двигателя:

ВткВт.

Пример 7. Диск, катившийся со скоростью м/с, ударился о стену и покатился назад со скоростью м/с. Масса диска равна кг. Определить уменьшение кинетической энергии диска.

Решение. Кинетическая энергия диска равна сумме кинетических энергий поступательного и вращательного движений:

 . (1)

Здесь ; , где m – масса диска;  – скорость поступательного движения;  –момент инерции диска;   – угловая скорость диска; R – радиус диска.

Подставив в (1) выражения для Епост, Евр, J и , получим

 . (2)

Выражение (2) можно использовать для записи полной кинетической энергии Е1 до удара о стену и полной кинетической энергии Е2 после удара:

, .

Разность кинетических энергий

.

Подставив данные задачи, вычислим искомую разность энергий:

= –11,25 Дж.

Знак минус показывает, что произошло уменьшение кинетической энергии диска.

Пример 8. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально, попадает в шар массой 3 кг, подвешенный на нити, и пробивает его по диаметру, при этом шар поднимается на высоту 10 см. Определить скорость пули в момент столкновения с шаром, если ее скорость в момент вылета из него 400 м/с.

Решение. Рассмотрим систему «шар-Земля» после того, как пуля вылетела из шара (рис.11). Если пренебречь сопротивлением воздуха, то эту систему можно считать замкнутой, т.е. Е1=Е2. Нулевой уровень потенциальной энергии выбираем на горизонтали, проходящей через центр шара в момент выле- Рис. 11

та пули.

,  , где  – скорость, приобретенная шаром в результате взаимодействия с пулей, m – его масса. Следовательно, .

Для определения начальной скорости пули рассмотрим систему «пуля-шар». Эта система не замкнута, так как на пулю во время полета действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Поэтому закон сохранения импульса выполняется только для горизонтального направления, т.е. , откуда .

Подставив значение , получим окончательно: м/с.

Тепловое излучение и его характеристики (энергетическая светимость, излучательная и поглощательная способности). Закон Кирхгофа. Закономерности излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Невозможность объяснения законов теплового излучения в рамках классических представлений (ультрафиолетовая катастрофа). Квантовая гипотеза Планка. Фотоны, их энергия, масса, импульс. 3. Давление света. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Физика примеры решения задач Электромагнетизм Закон Ампера