Физика (стр. 30 )

8. Из ружья массой 5 кг вылетает пуля массой 5·10−3 кг со скоростью 600 м/с. Найти скорость отдачи ружья. [− 0.6 м/с]

9. Самолет поднимается и на высоте 5 км достигает скорости 360 км/ч. Во сколько раз работа, совершаемая при подъеме против силы тяжести больше работы, идущей на увеличение скорости самолета? [в 9.8 раз]

10. Из орудия массой 5000 кг вылетает снаряд весом 980 Н. Кинетическая энергия снаряда при вылете равна 7.5·106 Дж. Какую кинетическую энергии получит орудие вследствие отдачи? [1.5·105 Дж]

К разделу «Механика жидкостей и газов»

1. Цилиндрический сосуд высотой 0.5 м и радиусом 10 см наполнен доверху водой. В дне сосуда открывается отверстие радиусом 1 мм. Принимая воду за идеальную жидкость, определить время, за которое вода вытечет из сосуда. [t = 53 мин].

2. Кусок железа весит в воде 400 г. Определить его объем. Плотность железа принять равной . .

3. Площадь поршня в спринцовке , а площадь отверстия . Длина спринцовки 4 см. За какое время вытечет вода из спринцовки, если на поршень действовать силой 5 Н? [t = 53 с].

4. Вода течет в горизонтально расположенной трубе переменного сечения. Скорость течения в широкой части 20 см/с. Определить скорость течения в узкой части, если диаметр в узкой части в 1.5 раза меньше диаметра в широкой части. [0.45 м/с].

5. Струя воды с площадью поперечного сечения вытекает в горизонтальном направлении из брандспойта, расположенного на высоте 2 м над поверхностью земли, а падает на расстоянии 8 м. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти избыточное давление воды в рукаве брандспойта, если площадь поперечного сечения его . .

6. Вода течет по круглой гладкой трубе диаметром 5 см со средней по сечению скоростью 10 м/с. Определить число Рейнольдса для потока жидкости в трубе и определить характер течения. Вязкость воды принять равной 1 мПа.

[Re = 5000; течение турбулентное].

7. Свинцовый шарик равномерно опускается в глицерине, вязкость которого 13.9 П. При каком наименьшем диаметре шарика его обтекание еще остается ламинарным? Известно, что переход к турбулентному обтеканию соответствует числу Re = 0.5. [d = 5 мм].

8. В сосуд с ртутью и водой брошен стальной шарик. Какая часть объема шарика будет находиться в воде?

9. Найти скорость течения по трубе углекислого газа (СО2), если известно, что за полчаса через поперечное сечение трубы протекает 0.51 кг газа. Плотность газа принять равной . Диаметр трубы равен 2 см. Жидкость идеальная несжимаемая. [0.12 м/с]

10. Определить натяжение троса при поднятии из воды железобетонной плиты объемом с ускорением . Лобовое сопротивление не учитывать. Считать плотность железобетона . [31 кН]

4.2. Молекулярная физика. Введение в термодинамику

Основные формулы

– уравнение Клапейрона – Менделеева.

– основное уравнение МКТ.

– объемная концентрация молекул.

– энергия поступательного движения молекулы.

– связь удельной и молярной теплоемкости.

– молярная теплоемкость при постоянном объеме.

– уравнение Майера.

– среднеквадратичная скорость.

− среднеарифметическая скорость.

– первое начало термодинамики.

– изменение внутренней энергии массы газа m.

– закон Бойля – Мариотта.

– закон Гей − Люссака.

– закон Шарля.

– КПД тепловой машины.

– КПД цикла Карно.

Примеры решения задач

Пример 1. Газ массой М = 10 кг, молекулы которого состоят из атомов водорода и углерода, содержит молекул. Определить массу атомов углерода и водорода, входящих в молекулу этого газа.

Решение. Масса одной молекулы рассматриваемого газа равна . Поскольку атомная единица массы , то молекулярная масса этого газа составляет . В молекулу входят только атомы водорода и углерода. Атомная масса углерода , следовательно, в молекуле газа может быть только один атом углерода и четыре атома водорода, имеющего атомную массу . Отсюда: масса атома углерода, входящего в молекулу, равна .

Для четырех атомов водорода имеем: .

Пример 2. В баллоне емкостью содержится смесь азота и окиси азота . Определить массу окиси азота, если масса смеси равна 14 кг, температура 300 К и давление .

Решение. По закону Дальтона, «давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов». Значит, . Для парциальных давлений компонент смеси имеем: . Здесь − масса азота в смеси; − масса окиси азота в смеси. Используя таблицу Менделеева, находим молярные массы компонент смеси: .

Подставляя в выражение для давления смеси данные задачи, получаем:

Пример 3. 2 л азота находятся под давлением . Какое количество тепла необходимо сообщить азоту, чтобы: 1) при объем V увеличить вдвое; 2) при давление увеличить вдвое?

Решение. При постоянном давлении имеем: . Но уравнение Клапейрона − Менделеева дает: и . Отсюда или . Учитывая, что для двухатомного азота , получаем: .