- •Министерство сельского хозяйства республики казахстан
- •Учебно-методический комплекс по физике для группы специальностей «технические науки и технологии»
- •Тема 1. Элементы кинематики
- •Тема 2. Динамика частиц
- •Тема 3. Принцип относительности в механике
- •Тема 4. Работа и энергия
- •Тема 5. Твердое тело в механике
- •Тема 6. Физика колебаний
- •Тема 7. Механические волны
- •Тема 8. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов
- •Тема 9. Статистические распределения
- •Тема 10. Основы термодинамики
- •Тема 11. Реальные газы. Явления переноса
- •Тема 12. Электростатика
- •Тема 13. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
- •Тема 14. Постоянный электрический ток
- •Тема 15. Элементы физической электроники и твердого тела
- •Изучение движения тел по наклонной плоскости
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания:
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции тракторного шатуна
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок работы Упражнение 1. Определение момента инерции крестовины без муфт
- •Крестовины вместе с муфтами.
- •Контрольные вопросы
- •1. Напишите и сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Дать определения момента инерции, момента силы.
- •Определение момента инерции маятника максвелла
- •На маятник действуют две силы: сила тяжести ft, направленная вертикально вниз и сила упругости двух нитей 2т (рис.2).
- •Порядок работы
- •Определение момента инерции маятника
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Порядок работы
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения
- •Контрольные вопросы
- •Изучение фазовых переходов первого рода
- •Экспериментальная установка
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Классификация приборов по принципу действия
- •1.3.Характеристики электроизмерительных приборов
- •1.4.Амперметры, вольтметры, гальванометры
- •1.5.Вспомогательные электрические приборы
- •2. Правила работы с электрическими схемами
- •Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:
- •3.Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Контрольные вопросы
- •Определение сопротивления проводников с помощью мостиковой схемы
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
- •Исследование свойств полупроводникового выпрямителя
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка термоэлемента и определение его удельной термоэлектродвижущей силы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Задачи для аудиторных занятий
- •О т в е т ы к задачам
- •Задания для самостоятельной работы студентов
- •Механика
- •42. При каких условиях сохраняется импульс механической системы….
- •Колебания и волны
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Электростатика
- •Электрический ток
- •2. Некоторые астрономические величны
Контрольные вопросы
1. Что называется фазовым переходом первого рода?
2. Что изменяется при фазовом переходе первого рода?
3. Какие процессы относятся к фазовым переходам первого рода?
4. Что такое удельная теплота плавления вещества?
5. Определение энтропии. Неравенство Клаузиуса.
6. Второе начало термодинамики
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 18
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА
Ц е л ь р а б о т ы: определить показатель адиабаты акустическим методом.
П р и б о р ы : звуковой генератор, трубка со встроенными на концах телефоном и микрофоном, осциллограф, усилитель низкой частоты.
Теория метода
Причиной звуковых ощущений у людей и животных является воздействие на их органы слуха упругих волн, распространяющихся в воздухе или в другой упругой среде. Звук может распространяться только в среде (газ, жидкость, твердое тело). Скорость звука зависит от упругих свойств среды. Звук возникает в среде при колебании какого-нибудь тела (струны или частиц). Если бросить камень на поверхность воды, то пойдут круги или как мы говорим волны. Точка, куда упал камень, является источником возмущения. Возмущение передается в различные участки поверхности воды посредством волны. Звук не может распространяться в вакууме, так как там нет вещества, которое через себя передавало бы возмущение от одной частицы к другой по цепочке. Распространение волн не связано с переносом вещества.
Волны бывают поперечными и продольными. Волна на поверхности воды есть пример поперечной волны. Если колебание частиц среды перпендикулярно распространению волны - волна называется поперечной. Колебания мембраны в телефоне создают колебания среды, т.е. чередование областей сжатия и разряженности в пространстве образуют волну. Это есть пример продольных упругих волн.
В зависимости от частоты колебаний различают два вида распространения колебаний: изотермический и адиабатический. При очень малых частотах процесс сжатия и расширения происходит изотермически. А при больших частотах наблюдается адиабатическое сжатие и расширения воздуха. Сжатие происходит так быстро, что нет оттока теплоты в окружающую среду, а при расширении воздух охлаждается и не успевает нагреться за счет притока теплоты извне. Поэтому процесс, происходящий в воздухе будет адиабатическим. Уравнение адиабатического процесса рVγ = сonst.
Это уравнение называется еще и уравнением Пуассона, где γ-коэффициент Пуассона, равный отношению удельных или молярных теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме
γ = Ср/Сv . Скорость звука в среде определяется формулой , где k – модуль объемной упругости среды из закона Гука
(3)
или (4)
дифференцируя уравнение Пуассона, получим:
(5)
откуда
(6)
тогда скорость звука будет равна (7)
Используя уравнение состояния (8)
найдем (9)
Подставляя в формулу (7) значение р определяем скорость звука
(10)
Звуковой генератор вырабатывает сигналы звуковой частоты от 20-2000Гц.
Этот сигнал подаем на телефон. Телефон преобразует электрические колебания в механические колебания мембраны. Излучаемый звук направляется во внутрь трубки, на другом конце которой расположен микрофон. Падающий на плоский микрофон звук отражается обратно и взаимодействует с падающей волной. При определенных условиях, когда внутри трубки укладывается целое число полуволн, образуется стоячая волна- застывшая картина волны.
Микрофон преобразует обратно звуковые колебания в электрические.
Эти сигналы усиливаются усилителем и подаются на вход осциллографа для визуального наблюдения сигнала. Перемещая микрофон вдоль трубки мы можем наблюдать изменения амплитуды сигналов на осциллографе.
телефон микрофон
ЗГ УНЧ ОСЦ.
Рис 1.
В тот момент, когда микрофон попадает в узел стоячей волны, наблюдается минимум сигнала, а когда микрофон перемещаясь попадает в пучность стоячей волны, будет наблюдаться максимум сигнала.
Но можно сделать опыт иначе. Не перемещая микрофон, увеличивая частоту сигнала мы можем добиться укладки вдоль трубки целого количества полуволн
, где k = 1,2,3,4,…… (11)
ℓ - длина трубки.
Можно найти две «соседние» частоты при котором наблюдается максимум сигнала на осциллографе. Этим частотам соответствуют пучности на микрофоне. Для двух частот имеем два значения длин волн λ1 и λ2.
, где (12)
(13)
Найдем разницу частот: (14)
Подставляя значение из формулы (10) имеем
(15)
Отсюда найдем (16)
Зная молекулярный вес воздуха μ = 0,029кг/моль, температуру воздуха, длину трубки и разность частот, мы можем найти γ - показатель адиабаты.