Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика
Примеры решения задач
Закон сохранения импульса
Работа и энергия
Элементы механики жидкостей
Основы термодинамики
Твердые тела. Моно- и поликристаллы
Поляризация диэлектриков
Электрические токи в металлах, вакууме
и газах
Магнитные поля соленоида и тороида
Механические и электромагнитные
колебания
Упругие волны Волновые процессы
Элементы электронной оптики
Оптическая пирометрия
Элементы квантовой механики
Элементы квантовой статистики
Фотопроводимость полупроводников
Ядерные реакции и их основные типы
Математика
Аналитическая геометрия
Контрольная
Метод Гаусса
Матричный метод
Функции
Схема вычисления производной
Понятие дифференциала функции
Сходимость ряда
Теория вероятности и математической
статистики
Дифференциальные уравнения
Найти интервалы выпуклости и
точки перегиба функции
Лабораторные работы
Электроника
Исследование полевых транзисторов
Полупроводниковый стабилизатор
ВАХ туннельного диода
Исследование биполярных транзисторов
Входное  сопротивление полевого
транзистора
Упрощенная структура МДП–транзистора
Полупроводниковые выпрямители
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Электронный усилитель на транзисторах
Режим работы усилительных каскадов
Управляемые тиристорные выпрямители
Операционный инвертирующий усилитель
Фотоэлектрические преобразователи
Полупроводники
Зонная структура полупроводнков
Примеси в полупроводниках.
Токи в полупроводниках
Эффект Фарадея
Типы фотодатчиков
Люксметр Ю116
Сглаживающие фильтры
Описание лабораторной установки
Методика проведения исследований
Исследование метрологических
характеристик
Основные характеристики тензорезисторов
Конструкция датчика
Измерительные преобразователи
Исследование полупроводниковых
выпрямительных диодов
Структурная схема тензометрической
установки для измерения усилий
Исследование стабилитронов
Исследование варикапов
Сопромат
Практические работы по
метериаловедению
Инженерная графика
Сборочный чертеж и спецификация
Обозначение материалов
Построение лекальных кривых

Правила нанесения размеров

Геометрические построения
Позиционные задачи
История искусства
Французский стиль в русской архитектуре
Романский стиль
Искусство Барокко
Средневековая готика
Архитектура русского классицизма
Художественная роспись тканей
Японские мотивы в тканях модерна
Холодный батик
Техническое обслуживание ПК
Видеоплаты
Стандарт SVGA
Последовательные порты
Факсимильная технология
Сетевые адаптеры
Сети Ethernet
Кабели для локальных сетей
Компьютерные сети
Технология «клиент-сервер» 
Структура Web-сайта
Платформа для Web-приложений

 

Кинематика

Задача. Движение материальной точки задано уравнением (м). Определить скорость точки в моменты времени t1=2 с и t2=4 с, а также среднюю скорость в интервале времени от t1 до t2.

Основное уравнение динамики Уравнение движения материальной точки (второй закон Ньютона) в векторной форме

Законы сохранения импульса и энергии

Динамика вращательного движения

Задача. Вертикальный столб высотой  подпиливается у основания и падает на землю, поворачиваясь вокруг основания. Определить линейную скорость его верхнего конца в момент удара о землю. Трением пренебречь.

Механические колебания

Лекции и конспекты Оптика Решение задач по физике

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

Задача. Материальная точка движется по окружности радиуса R = 0,1 м согласно уравнению φ , где А = 54 рад/c, В = -2 рад/c3. Через какое время после начала вращения скорость точки будет равна нулю? Найти полное ускорение точки в этот момент времени.

Задача. Фигурист, раскинув руки, выполняет вращение на льду с частотой = 1 Гц, Какова будет частота вращения фигуриста, если он прижмет руки к груди, уменьшив тем самым свой момент инерции с I1 = 1,2 кг∙м2 до I2 = 0,8 кг·м2? Какую работу должен совершить фигурист для этого?

Задача. Однородный сплошной цилиндр массой m2 = 4 кг может вращаться без трения вокруг оси. За эту ось, нерастяжимой невесомой нитью, перекинутой через блок массой m = 1 кг, он привязан к бруску массой m1 = 1 кг. Определить ускорение цилиндра вдоль наклонной плоскости и силу трения, действующую на него, при качении без проскальзывания. Блок вращается без трения.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА

Задача. Найти среднюю кинетическую энергию  вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре Т = 350 К, а также среднюю кинетическую энергию   вращательного движения всех молекул кислорода массой m = 4 г.

Механика. Акустика

Задача Вагон массой  m = 20 т, движущийся равнозамедленно с начальной скоростью υ0 = 36км/ч, под действием силы трения F = 6кН через некоторое время останавливается. Найти:
1) расстояние, которое пройдет вагон до остановки;
2) работу сил трения.

Задача Горизонтальная платформа массой 150 кг вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через центр платформы, делая 6 об/мин. Человек массой 60 кг стоит при этом на краю платформы. С каким числом оборотов будет вращаться платформа, если человек перейдет от края платформы к ее центру? Считать платформу круглым однородным диском, а человека – точечной массой.

Задача В лабораторном помещении, находящемся в здании птичника, уровень интенсивности шума достигал 80 дБ. С целью уменьшения шума было решено обить стены лаборатории звукопоглощающим материалом, уменьшающим интенсивность звука в 1500 раз. Какой уровень интенсивности шума станет после этого в лаборатории?

Молекулярная физика и термодинамика

Задача Сколько атомов содержится в 1 кг гелия? Определить массу одного атома гелия.

В касторовое масло опустили стальной шарик диаметром 1 мм и определили, что расстояние в 5 см он прошел за 14,2 с. Считая движение шарика равномерным, определить вязкость касторового масла, если его плотность равна 960 кг/м3, а плотность стали 7860 кг/м3.

Определить коэффициент теплопроводности тазовой кости лошади, если через площадку этой кости размером 3´3 см и толщиной 5 мм за час проходит 68 Дж теплоты. Разность температур между внешней и внутренней поверхностями кости в теле лошади составляет 1°.

Электричество. Биоэлектрические явления.

Электрическое поле создано в вакууме двумя точечными зарядами   нКл и нКл. Расстояние между зарядами d=20 см. Определить напряженность и потенциал электрического поля в точке, находящейся на расстоянии  от первого и от второго заряда

Задача Вычислить величины потенциалов покоя клеток гигантского аксона кальмара в верхних слоях океана, где температура 250С, и в глубине, где температура 60С. Концентрация ионов калия в аксоне 410 , а концентрация ионов калия вне аксона 

Электромагнетизм

Оптика. Атомная и ядерная физика

Задача Максимум энергии излучения абсолютно черного тела при некоторой температуре приходится на длину волны  = 1 мкм. Вычислить излучательную способность (энергетическую светимость) R тела при этой температуре и энергию W, излучаемую с площади S = 300 см2 поверхности тела за время t =1 мин. Оп­ределить также массу, соответствующую этой энергии.

Определить кинетическую энергию Т и скорость  фотоэлектронов при облучении натрия лучами длиной волны  = 400 нм, если красная грани­ца (порог) фотоэффекта для натрия =600 нм.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Пример. В баллоне емкостью  заключен азот под избыточным давлением  и температурой . Определите удельный объем азота  и его массу, если барометрическое давление .

Термодинамический процесс. Последовательное изменение состояния рабочего тела системы в результате энергетического взаимодействия с внешней средой называется термодинамическим процессом. В термодинамическом процессе обязательно изменяется хотя бы один параметр состояния.

Формы обмена энергии. В термодинамических процессах передача энергии между системой и внешней средой возможна только в двух формах – в форме тепла   или в форме работы.

Термодинамические процессы Политропные процессы. Задачей анализа любого термодинамического процесса является установление закономерностей изменения термических и калорических параметров состояния рабочего тела и выявления особенностей превращения энергии в форме тепла и работы.

Основные уравнения стационарного поточного процесса. В машинах и аппаратах технических устройств, например, в турбинах, компрессорах, насосах, теплообменниках, трубопроводах и др., как правило, осуществляется стационарное течение одного или нескольких потоков газа или жидкости. При термодинамическом исследовании подобных систем их заключают в контрольное пространство (рис. 3) и применяют для описания процессов основные уравнения термодинамики и механики одномерного течения.

Пример. Вода в трубах теплообменного аппарата в количестве 25 кг/с при начальном давлении 1 бар подогревается от 20 до 27 . Определите тепловой поток, подводимый к воде, если давление на выходе из труб снижается на 5%.

Пример. Компрессор всасывает воздух при давлении   бар, температуре  и сжимает его до давления  бар. Производительность  м3/час при нормальных физических условиях. Определите мощность компрессора, если он неохлаждаемый, относительный внутренний к.п.д. , а также – параметры газа в конце сжатия.

Определить параметры в проточной камере при смешивании двух потоков азота. Параметры первого потока: t1=20 оC, Р1=6 бар, w1=10 м/с. Параметры второго потока: t2=200 оC, Р2=10 бар, w2=15 м/с. Давление в камере снизилось до Р=5 бар. Расходы исходных потоков следующие: кг/с, кг/с.

Пример. Определить состояние и калорические параметры водяного пара при  и .

Термодинамический анализ энергетических установок Применение законов термодинамики к преобразованию энергии в технических системах.

Пример. В парогенератор поступает вода при давлении   бар и температуре , где нагревается, испаряется и перегревается (снижения давления воды в трубах можно не учитывать) до . Массовый расход воды составляет  т/час. Топливо – мазут; теплота сгорания  МДж/кг. Определить расход топлива  и степень эффективности парогенератора, если температура окружающей среды .

Пример. В системах теплоснабжения применяются водогрейные котлы. Определить степень эффективности  водогрейного котла, обеспечивающего подогрев циркуляционной воды в системе теплоснабжения от  до , если потери тепла в трубопроводах подачи составляют 30%. Топливо- природный газ; теплота сгорания  МДж/кг. Температура окружающей среды . За счет установки эффективных газовых горелок удалось довести значение энергетического к.п.д. котла   до 95%.

Определите удельную работу турбины  и насоса , внутренний к.п.д. цикла , эффективную мощность паротурбинной установки Ne, потери эксэргии в основных элементах и степень эффективности  ПТУ. К.п.д. турбины , ; к.п.д. насоса , давление в конденсаторе Р3=0,04 бар, к.п.д. электрогенератора .

Принцип термотрансформации. Основная задача холодильной техники решается с помощью термотрансформатора. Он работает на перепаде между температурой холодильной камеры Тх и температурой окружающей среды Тос>Тх. Такой термотрансформатор называется холодильной машиной (установкой). Рабочее тело холодильной машины (хладагент) используется в обратном («левонаправленном») круговом процессе (цикле).

Аммиачная холодильная установка производительностью Qx=116,3 кВт работает при температуре испарения t1=-150С; пар на выходе испарителя сухой насыщенный. Температура конденсации t3=300С. Изоэнтропный к.п.д. адиабатного компрессора . В холодильной камере поддерживается температура tx=-100С, а температура окружающей среды tос=200С. Определить мощность компрессора Nк, холодильный коэффициент и степень эффективности  установки.

Основы теории тепломассообмена Обмен внутренней энергией между телами (или частями одного тела), имеющими различную температуру, называется теплообменом.

Описание теплопроводности. Решение задач теплопроводности связано с определением поля температур и тепловых потоков

Пример. Определить потерю тепла с 1 м трубопровода диаметром , покрытого слоем изоляции толщиной  

Конвективный теплообмен Основные понятия конвективного теплообмена. Передача теплоты конвенцией осуществляется перемещением неравномерно нагретых макрообъемов жидкости или газа друг относительно друга под действием сил различной природы. В общем случае конвективным переносом называют перенос количества движения, теплоты и вещества в среде с неравномерным распределением скорости, температуры и концентрации вещества.

Теплоотдача в жидкостях и газах Теплоотдача при вынужденном течении в каналах. Интенсивность теплообмена в прямых гладких трубах зависит от режима течения потока, определяемого величиной . Если , то течение ламинарное. Для труб . Развитый турбулентный режим течения устанавливается при значениях ; значение  соответствует переходному режиму.

Теплоотдача при фазовых переходах Особенности теплоотдачи при кипении. Кипением называют процесс парообразования в жидкости, перегретой выше температуры насыщения, при котором паровые пузырьки образуются в отдельных точках твердой поверхности нагрева – центрах парообразования. Этими центрами являются микровпадины шероховатостей стенки и мельчайшие твердые частицы.

Определить коэффициент теплоотдачи при кипении воды, текущей в трубе диаметром мм со скоростью  м/с; плотность теплового потока  Вт/м2; температура насыщения , чему соответствует давление  бар.

На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром  мм и высотой  м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении  бар. Температура поверхности трубы . Определить средний по высоте коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и расход пара, конденсирующийся на поверхности трубы.

Тепловое излучение Тепловое излучение (радиационный или лучистый теплообмен)- это распространение через газовый слой внутренней энергии излучающего тела путем электромагнитных волн. Возбудителями этих волн являются электрически заряженные частицы, входящие в состав тела.

Пример. Определить потери тепла излучением с 1 м паропровода, если его наружный диаметр  м, степень черноты поверхности , температура стенки , температура окружающих тел .

Определить радиационно–конвективный коэффициент теплоотдачи от панельного комнатного радиатора высотой Н = 0,4 м, обогреваемого водой температурой 90 0С. Температура воздуха и стен в помещении tж = 18 0С. Степень черноты поверхности радиатора .

Теплообменные аппараты Классификация и расчетная модель. Теплообменными аппаратами называют технические устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменными аппаратами являются: парогенераторы и конденсаторы паротурбинных установок, испарители и конденсаторы холодильных машин, промежуточные охладители компрессорных установок и многие другие устройства. Участвующие в теплообмене вещества (теплоносители) могут находиться в жидком или газообразном состоянии, либо в виде двухфазного потока.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1

 Кинематика поступательного движения

 Статика изучает законы равновесия материальной точки (тела) под действием приложенных сил. Под равновесием понимают состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения или вращения.

Задача. Зависимость пройденного пути от времени задается уравнением   (). Определить через сколько времени после начала движения ускорение  тела станет равным 2,8.

Поезд массой 1200т движется со скоростью , и при торможении останавливается, пройдя путь . Найти силу торможения.

Платформа в виде диска радиусом  вращается по инерции с частотой . На краю платформы стоит человек, масса которого . С какой частотой  будет вращаться платформа, если  человек перейдет в ее центр? Момент инерции платформы . Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

Задача.  Верхний конец стержня закреплён, а к нижнему подвешен груз . Длина стержня 6м, поперечное сечение . Определить напряжение материала стержня, его абсолютное и относительное удлинение, если модуль Юнга .

Задача 9. В сосуд заливается вода со скоростью 0,5л/с. Пренебрегая вязкостью воды, определить диаметр отверстия в сосуде, при котором вода поддерживалась бы на постоянном уровне h = 20см.

Электростатика

Два заряда взаимодействуют в вакууме на расстоянии м с такой же силой, как и в трансформаторном масле на расстоянии 0,48см. Определить диэлектрическую проницаемость трансформаторного масла.

Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого 5 см, заряжен до 200В и отключен от источника напряжения. Каким будет напряжение на конденсаторе, если его пластины раздвинуть до 10 см?

В однородном магнитном поле с индукцией мТл висит алюминиевый проводник диаметром d=0,2 мм. Определить силу тока в проводнике. Плотность алюминия .