Версия для печати темы

Автор: Вячеслав Людской 7.11.2009 20:50

Разрешите задать несколько вопросов, касаемо физики:

Задание №1: Проводник длиной L движется равноускоренно в однородном магнитном поле, индукция которого B и направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения. Начальная скорость V0. Значение ЭДС индукции в конце перемещения на длину S равна E. Чему равно ускорение проводника?
Мои мысли: Сила Лоренца: F=qvB*sinA, как к этой формуле подставить, все касающееся равноускоренного движения и причем тут ЭДС и длина проводника L? Либо я изначально думаю неправильно и сила Лоренца тут не причем? Натолкните на дальнейшее решение пожалуйста.

Задание №2: Радиус планеты Плюк в 2 раза меньше радиуса Земли, а период обращения спутника, движущегося вокруг Плюка совпадает с периодом вращения аналогичного спутника Земли. Чему равно отношение ср. площадей Плюка и Земли?
Мои мысли: Период - это время одного обращения. Мне кажется, он должен зависить от массы планеты и ее радиуса. F=G*m1*m2/r^2. Это понятно. Что делать дальше? Как вычисляется период спутника?

Задание №3: В емкость с водой бросают кусочки тающего льда. В некоторый момент кусочки льда перестают таять. Первоначальная масса воды 330 г. Насколько увеличилась ее масса, если ее температура была 20 С. Потери не теплоты не учитывать.
Мои мысли: Q=cm(t2-t1). Как решать задачу если нам не дается конечная температура и количества теплоты? Либо надо приравнять Q льда и Q воды (помню мы когда-то так делали). Верно ли это? И что тогда получится?

Задание №4: В баллоне объемом V находится кислород при нормальном давлении и температуре t. Какова масса кислорода?
Мои мысли: Мы можем посчитать массу кислорода при нормальном давлении. n=m/M и n=v/V_m. Приравняем m/M=v/V_m. M по таблице Менделеева, v нам известно, V_m - величина постоянная. Нашли m. Как действовать дальше (что бы найти массу при заданной температуре t)?

Помогите, пожалуйста, буду очень благодарен.

ps Как прикрепить картинку к посту, не через прикрепленные файлы, а что бы была иконка, нажав на которую картинка открывалась бы в некотором разрешении (в каком?) в новом окне?

pps И еще вопрос - возник случайно - Где может осуществляться теплообмен путем конвекции?

Автор: Lapp 7.11.2009 21:38

1. Да, сила Лоренца ни при чем. Ускорение создает не она. Искомое ускорение создается какой-то внешней силой, неважно, какой (кстати, и масса же не дана - какие ж тут силы?). ЭДС зависил от скорости движения (и, конечно, от длины). Из данной ЭДС рассчитываешь скорость, которая будет в конце (V₁). Зная начальную и конечную скорость на перемещении S, находишь ускорение.

2. Что такое "ср.площади"? Я не понимаю. Твоя "сестра таланта" вредит тебе, убей ее.

3. Конечная температура равна нулю. Отсюда и пляши.. Сколько нужно отбрать тепла у 330г воды первоначально при 20С, чтоб охладить ее до 0? Все это тепло пошло на таяние искомой массы льда.

4. Поделить на соотношение t/t_норм в Кельвинах.

ps - не понимаю, что ты хочешь. Я всегда просто прикрепляю и потом помещаю в нужное место (после добавления файла появляется эта опция)

pps - печка и комната.

Автор: Вячеслав Людской 7.11.2009 21:52

Аааа, очепятка , следует читать средних плотностей...

Когда начинать?

Спасибо, эту задачу сообразил.

Не понял, объясни подробнее, пожалуйста. И еще вопрос: это соотношение откуда берется?

Я думал еще какая-то опция есть, все так просто

И здесь "сестра таланта" повредила мне , имел в виду, в каких средах. В жидкостях и газах, ведь?

Автор: andriano 8.11.2009 0:04

2. Недостаточно условий. Подозреваю, что не хватает радиуса орбиты спутника Плюка (или его отношени к радиусу орбиты Луны).

Автор: Lapp 8.11.2009 14:47

> Аааа, очепятка , следует читать средних плотностей...
Извиняюсь, не пришел мне в голову такой вариант почему-то.

> Когда начинать?
позавчера.

> Спасибо, эту задачу сообразил.
пожалуйста ))

> Не понял, объясни подробнее, пожалуйста. И еще вопрос: это соотношение откуда берется?
эээ... ммм.. я уже забыл, какой закон как зовется.. Бойль-Мариотт? Гей Люссак?.. Короче,

PV/T = const

> В жидкостях и газах, ведь?
да, конечно.

Условий достаточно, просто они не совсем ясные. Под "аналогчиностью" следует понимать орбиту того же радиуса, полагаю. Соответственно, выводим, что масса Плюка равна массе Земли. Если же ее радиус вдвое меньше при этом, то плотность в 8 раз выше.

Автор: andriano 8.11.2009 15:02

Ну, для телепатов условий достаточно всегда.

Автор: Вячеслав Людской 8.11.2009 18:45

Тогда, я вообще не понимаю, причем тут Можно, как-нибудь более доступно, пожалуйста.

Получается, что период обращения спутника зависит только от массы планеты? У нас же закон F=G*m1*m2/r^2? Что такое тогда r?

Что это за формула? Напишите пожалуйста, я такой не знаю и найти не могу. Знаю только две формулы, касающиеся ЭДС: E=A_ст/q (отношение работы сторонних сил по перемещению заряда к заряду) и закон Ома для полной цепи.

Так получается, нахождение силы возможно только при известной массе? А, что тогда объясняет 2-ой закон Ньютона? Понять, я что-то не могу.

Автор: Вячеслав Людской 8.11.2009 19:14

Помогите еще, пожалуйста, если не сложно, с тремя задачами:

Задание №5: см. снимок
Мои мысли: Насколько, я намерил, I=0,24 и U=3,6. Считаем A_п=mgh, т. е. 0.1*10*0,4=0,4 Считаем A_з=UIt, т. е. 3.6*0.24*0.4=0,3456. Как A_п может быть больше A_з? (работа полезная больше работы затраченной?) Как же тогда находить КПД? Или я что-то неправильно посчитал?

Задание №6: Идеальный газ расширяется при постоянной температуре. Что при этом происходит с его внутренней энергией?
Мои мысли: никаких, я плохо понимал эту тему. Знаю вн. энергия (U) = 3mRT/2M. Подскажите, что дальше? Задача, как мне кажется должна быть простая...

Задание №7: Эл. заряд 0,02 мКл перенесли из одной точки электростатического поля в другую. Была совершена работы 5 мДж. Чему равна абсолютная величина разности потенциалов между этими точками?
Мои мысли: Что значит абсолютная величина разности потенциалов? U=ф1-ф2 (напряжение равно разности потенциалов). A=fs. Как тогда тут надо использовать работу? И какое тогда соотношение между потенциалом и зарядом? I need help, помогите, пожалуйста.

Автор: Lapp 8.11.2009 19:20

> Тогда, я вообще не понимаю, причем тут ...
Сейчас погляжу. Забыл уже, о чем речь.. ага, так.
Смотри. Давай сравним два случая. Один - это который нам дан (атмосферное давление, объем V, температура t). Второй - то же самое количество газа, тоже атмосферное давление, но температура - нормальная (НУ). Запишем так:

P*V/t = P*V_x/t_norm

- поскольку эта комбинация постоянна для фиксированного количества газа. V_x тут - объем, который будет занимать этот газ при НУ.
Давление сокращается. Получаем:

V_x = V * t_norm/t

То есть при НУ наш газ займет вот такой обем. Отсюда и вычисляй массу. Вот и все.


> Получается, что период обращения спутника зависит только от массы планеты?
> У нас же закон F=G*m1*m2/r^2? Что такое тогда r?
r - радиус ОРБИТЫ, но никак не планеты )). Да, период на заданном радиусе зависит только от массы планеты. Что в этом удивительного? Луне наплевать, какого радиуса Земля - хоть точка, а хоть почти до Луны будет доставать - один фик.

> Что это за формула? Напишите пожалуйста, я такой не знаю
> и найти не могу. Знаю только две формулы, касающиеся ЭДС:
> E=A_ст/q (отношение работы сторонних сил по
> перемещению заряда к заряду) и закон Ома для полной цепи.
Вот и используй первую. Электроны и протомы внутри проводника имеют его (проводника) скорость. На них действует сила Лоренца (я в прошлый раз сказал, что ее не надо рассматривать, но я имел в виду другую). Эта сила перемещает заряды к краям этой проволоки - электроны к одному концу, протоны к другому (я условно говорю про протоны). То есть разделяет заряды, создавая ЭДС. Посчитай ее работу - узнаешь ЭДС. Я эту формулу тоже не помню, ессно, но думаю, что ее можно найти. Поищи на "эдс, создаваемая в проводнике, движущемся в магнитном поле". На этом принципе основаны все динамо-машины.

> Так получается, нахождение силы возможно только при известной массе?
> А, что тогда объясняет 2-ой закон Ньютона? Понять, я что-то не могу.
Вахъ! зачем так говоришь, дарагой! Сила - это сила, она сама по себе. Я хотел только сказать, что в данном случае (когда масса неизвестна), даже если ты ее найдешь - пользы не будет никакой. Потому что воспользоваться тем самым 2-ым законом ты не сможешь без массы!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Потому я и сказал, что если нет масс - про силы забудь. Но я не имел в виду силу по разделению зарядов (кстати, массы зарядов известны)). Но когда ты найдешь формулу для ЭДС - про силы можешь забыть навсегда (в этой задаче))).

Стало понятнее? ))

Автор: Lapp 8.11.2009 19:45

> UIt, т. е. 3.6*0.24*0.4=0,3456 ...
> Или я что-то неправильно посчитал?
угу, неправильно. Чему t равно?..

> Идеальный газ расширяется при постоянной температуре.
> Что при этом происходит с его внутренней энергией?
> Мои мысли: никаких, я плохо понимал эту тему.
> Знаю вн. энергия (U) = 3mRT/2M. Подскажите, что дальше?
А что дальше? Ничего. Ты все уже написал. Разве что добавить, что раз Т постоянная, то и U постоянна. Все. Ничего, то есть, с ней не происходит )).

> Задача, как мне кажется должна быть простая...
Да, я бы тоже ее сложной не назвал..

> U=ф1-ф2 (напряжение равно разности потенциалов).
> A=fs. Как тогда тут надо использовать работу?
> И какое тогда соотношение между потенциалом и зарядом?
Ты упустил главное. У электростатического поля есть одно замечательное свойство: в нем работа по перемещению заряда из А в В не зависит от того, по какому пути перемещали заряд (точно так же, как в поле тяжести: с какой стороны гору не обходи, а все равно придется затратить энергию, причем рдинаковую). Кроме того, эта работа прямо пропорциональна величине перемещаемого заряда (поскольку сила кулоновская ей пропорциональна). Значит, мы можем создать очень удобную характеристику для такого поля. Достаточно взять имеющийся под рукой любой заряд (Q) и переместить его любым удобным способом из А в В, поверив при этом работу (А). Теперь поделим работу на заряд и назовем потенциалом:
U_АВ = A/Q
Теперь если кто угодно будеи перемещать какой угодно заряд q из А в В любым возможным способом, он заранее будет знать, что ему нужно будет затратить энергию q*U_АВ.
Ну что, сможешь теперь решить?

> I need help, помогите, пожалуйста.
Any time, anywhere

Автор: Вячеслав Людской 8.11.2009 22:18

Спасибо, большое с вашей помощью решил все задания кроме №4 и №5:

№4: <решаю с условием V=1,66 м3, t=47 С>
Нахожу m при НУ
m/M=v/V_m
m=VM/V_m
M=32 (или нет?), чему равно V_m? Рассуждаю так: при НУ 1 моль любого газа занимает 22,4 л (т. е. V_m=22,4). Должны ли мы переводить из л в м3? Если переведем V_m=0,0224 м3. Подставляем:
m=1,66*32/0.0224
m=2371.4
Как может газ весить больше 2 т? Глупость какая-то, не понимаю, что не так?

№5: A_з=UIt=3.6*0.24*10=8.64
A_п=mgh=0.1*10*0.4=0.4
Посчитал, неужели о5 не правильно? Разве может быть такое низкое КПД?

Ty, then.

Автор: Lapp 10.11.2009 8:21

Ты помнишь, что "моль" - это сокращение от "грамм-молекула"? Ни о чем не говорит? ))

Ну, ограничения СНИЗУ на КПД мне неизвестны.. ))

yw))

Автор: Вячеслав Людской 10.11.2009 11:16

То есть получается задачу нельзя на этом этапе в СИ решать? Хотя, объем то здесь в м3... И если даже это в граммах получилось, разве может объем чуть больше кубометра газа весить больше двух кг? В каких единицах надо было подставлять?

А из житейской практики? Наверное снизу и нет ограничений... Все возможно... Тем не менее, сколько КПД для эл. двигателей обычно? Не могу же я в ответе КПД 4% написать... Может в условии поискать опечатку...

Эфто, что за напасть?

Автор: Lapp 10.11.2009 11:27

Это тебя удивляет? А когда какой-нить B747 летит - он что, по-твоему, от миллиграммов отталкивается? Выйди в поле, постой на хорошем ветру - или, лучше, пройди против него - потом говори, сколько миллиграмм на тебя действовало.. ))

КПД электродвигателя обычно поболе будет.. )) Но формулы у тя верные.

you're welcome ))

Автор: Вячеслав Людской 10.11.2009 12:12

Ну, вроде посчитал я №4 тогда, пусть будет 2 кг, только хочу свериться еще.

Нужно попробовать

Так вот и я думаю, хорошо хоть формулы верные. Напишу такой ответ, посмотрим, что будет.

Ааа, точно, не догадался.

Lapp, спасибо огромное за помощь.

Автор: Freedom 7.01.2011 21:11

А через уравнение Менделеева-Клапейрона нельзя? или нельзя применять его тут?
PV=m*R*T/M => m=(P*V*M)/(R*T), где T- температура в Кельвинах, R- Универсальная газовая постоянная(=8,314 Дж/(Моль*Кельвин))

Автор: Вячеслав Л. 13.01.2011 14:59

Сейчас еще раз подумал: да, Freedom прав. Мне даже показалось, что так и надо было считать. Мы правы?

Автор: Lapp 14.01.2011 6:45

Так. Сказавший А да скажет Б.
Freedom, к тебе просьба: доведи свое решение до конца. Вячеслав Л., ты, как сочувствующий, сделай, пожалуйста, то же самое )).

После этого продолжим разговор .

Автор: Вячеслав Л. 14.01.2011 13:06

Не понял. Здесь же требуется решение в общем виде, т. е. вывести формулу? Freedom ее выводит:
m=(P*V*M)/(R*T), где V, t дано; R, M известно, P - тоже же получается дано, раз при нормальном давлении. Или при нормальном давлении, это значит, что задача ставится для системы, находящейся в НУ? А конкретное числовое значение P может быть и не дано?

Автор: Вячеслав Л. 31.01.2011 19:27

Lapp?

Автор: Lapp 1.02.2011 11:39

Принимаю все упреки, извините ). Тема как-то выпала из зоны моего внимания, поскольку я считал ее решенной. Но теперь вижу, что ошибался. Решить задачу и понять - это, как говорят в Одессе, две большие разницы..

Да, я согласен, это есть решение. Дело просто в том, что в моей голове произошла некотрая подмена. Я исходил не из изначального условия, а из вот этой вот фразы Славы:
Поэтому я и ожидал, что в решение должна входить эта самая m. Еще раз прошу прощения - бес попутал.. )

Но тогда у меня другая просьба. Слав, проведи свое первое решение полностью до конца. Почему я этого так упорно добиваюсь, будет ясно из дальнейшего. А пока отвечу на слова Freedom:
Этот вопрос в принципе законный, но только я на него давно ответил. Еще в посте #5. Я, правда, не совсем верно поименовал это уравнение (извиняюсь)), а также привел в несколько усеченной форме (достаточной для решения задачи с известной начальной массой), но суть его от этого не меняется.

Вот, что тут важно.
В феноменологической термодинамике (по крайней мере в школьном ее изложении) много путаницы. Несколько законов, которые повторяют и дополняют друг друга, много дублированных данных. Например, молярный объем при НУ выражается через те же самые P,V,T при НУ, так что использование 22.4 Л или 273^оК - это по большому счету взаимозаменяемые вещи. И многие другие величины взвимосмязаны, выводятся одна через другую. Все это порождает мнение, что существует несколько существенно разных решений. На самом же деле это совсем не так. Да, можно использовать разные законы, исходить из разных начальных данных, а после этого получить разные (по форме) ответы - но это все будет одно и то же.

Если довести первое решение до конца, причем ответ выразить через те же данные, он совпадет с ответом Freedom. Эти два решения полностью эквивалентны. И я не вижу никакого смысла переливать из пустого в порожнее. Как грится, от перестановки слагаемых сумма не меняется.

Еще пара слов про применимость уравнения Менделеева-Клапейрона. Оно относится к СОСТОЯНИЮ газа, а не к процессу. Процессы бывают разные - изотермические, изохорические, адиабатические.. Эти процессы выполняются обычно над некоторым фиксированным количеством газа (хотя и не всегда). В этих процессах могут сохраняться или не сохраняться разные величины (типа внутренней энергии). И есть уравнения, которые связывают начальные и конечные значения некоторых величин (например, давления) в этих процессах. Эти величины обычно подстрочными обозначаются индексами 1 и 2. И вот в этих случаях можно сказать (например): уравнение адиабаты тут не годится, поскольку процесс (скажем) изотермический.. Уравнение М-К применимо ВСЕГДА. Но, конечно - только в равновесных системах (но это не слишком большое ограничение, поскольку в отсутствие равновесия нельзя вообще говорить ни о температуре, ни о давлении..) Оно соблюдается в любой момент времени. То есть величины P,V,T должны быть взяты в один и тот же момент. В этом смысле решение Freedom более последовательно. В решении Славы фигурируют как бы два состояния (без процесса перехода, поскольку он не важен тут). Но я не вижу в этом абсолютно ничего плохого. Это все умозрительное представление реальности, и оно не только имеет право на жизнь, но и обладает наглядностью, что неплохо. В результате рассматриваются уравнения двух состояний, а не одного. Но нужно понимать, что по сути - это все одно и то же. Фактически решение Freedom тоже в скрытой форме апеллирует к двум разным состояниям (просто одно из них стандартное).

Уф.. Я понятно выразился?

Автор: Вячеслав Л. 1.02.2011 16:31

Lapp, вам книги надо писать

Не понимаю. Решаем первым спсобом:
m/M=V/V_m
=> m=MV/V_m
Делим на соотношение t/t_норм
Получаем m=m_нормVt_норм/V_mt

Что за m и m_норм? Что из них ответ?

Автор: Freedom 1.02.2011 19:36

Ничего страшного.

Если посмотреть на условие,то видно что там у нас явно не Адиабатный процесс, так что уравнение М-К тут применимо.А насчёт молярного объёма 22,4 нас учительница по Физике всегда ругает когда используешь его не при н.у .За разъяснение спасибо.

Автор: Lapp 2.02.2011 6:13

Спасибо, я это делаю тоже - правда, со скрипом (если не читал, загляни в раздел Творчество).

Вот, смотри:

m = M * (V/V_M) * (T_o/T)

- это ответ, который мы с тобой вывели совместно (в постах 1-9). Тут:
V_M - это объем моля газа при НУ,
T_o - температура НУ,
M - масса моля газа.

Полагаем, что первичными параметрами, определяющими состояние газа, являются P и T. Мы знаем P_o,T_o (при НУ). В нашу формулу для m входит величина V_M, которая нам тоже известна (22.4 Л), но она вторична (т.е. вычисляется через P_o,T_o) и мы все же хотим получить ответ через базовые параметры. Попробуем избавиться от V_M. Запишем ур. М-К для одного моля при НУ:

P_o * V_M = R * T_o

Выразим отсюда V_M и подставим в наше выражение для m:

m = M * (V/R/T_o) * P_o * (T_o/T)

И мы получаем ответ, совпадаюший с ответом Freedom.

На всякий случай я все же повторю: уравнение М-К применимо всегда (когда вообще можно применять равновесную термодинамику). Я привел уравнения процессов, которые имеют ограниченную область применимости, только как пример тех случаев, где следует подумать - а мжно ли их тут применять? Про уравнение М-К можно не думать. Хотя, конечно, любой закон можно в принципе применить неправильно )).

Автор: Вячеслав Л. 4.02.2011 15:02

Спасибо за разъяснения. Теперь все понятно.