Вопрос 2

Свободным падением тел называют падение тел на Землю в отсутствие сопротивления воздуха (в пустоте). В конце XVI века знаменитый итальянский ученый Г. Галилей опытным путем с доступной для того времени точностью установил, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают на Землю равноускоренно, и что в данной точке Земли ускорение всех тел при падении одно и то же. До этого в течение почти двух тысяч лет, начиная с Аристотеля, в науке было принято считать, что тяжелые тела падают на Землю быстрее легких.

Ускорение, с которым падают на Землю тела, называется ускорением свободного падения. Вектор ускорения свободного падения обозначается символом , он направлен по вертикали вниз. В различных точках земного шара в зависимости от географической широты и высоты над уровнем моря числовое значение g оказывается неодинаковым, изменяясь примерно от 9,83 м/с2 на полюсах до 9,78 м/с2 на экваторе. На широте Москвы g = 9,81523 м/с2. Обычно, если в расчетах не требуется высокая точность, то числовое значение g у поверхности Земли принимают равным 9,8 м/с2 или даже 10 м/с2.

Билет 8

Вопрос 1

Относительная влажность — отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре.

Абсолютная влажность — количество влаги содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м³. Но в связи с тем, что при определённой температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определённое количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие относительной влажности.

Насыщенный пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью с температурой. Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше — напротив, конденсация или десублимация.

Критическая точка – это последняя точка на фазовой кривой, разделяющей жидкое и газообразное состояние. Для воды критическая температура = 647 K, а давление 218,3 атм. Таким образом воду можно превратить в пар (без кипения), если ее сначала сжать до критического давления (чуть выше), а потом нагреть выше критической температуры. Давления можно уменьшать – вода перешла в газообразное состояние.

В непосредственной близости от критической точки вещество оказывается в крайне неустойчивом состоянии (критическим). Немного увеличим температуру - вода бурно кипит, снизим - конденсируется. В критическом состоянии флуктуации становятся очень большими, что приводит к резкому изменению теплопроводности, меняется скорость звука и сильно увеличивается количество рассеиваемого света.

Вопрос 2

Индуктивность в цепи переменного тока. В любом проводнике, по которому протекает переменный ток, возникает ЭДС самоиндукции. Поэтому ни одна электрическая цепь не обладает только активным сопротивлением.

В проводнике с малым активным сопротивлением и большой индуктивностью L при изменении силы тока по гармоническому закону напряжение на концах изменяется также по гармоническому закону. Так как напряжение на концах идеальной катушки равно по модулю и противоположно по знаку ЭДС самоиндукции, то колебания напряжения на катушке описываются уравнением

т. е. колебания напряжения опережают по фазе колебания силы тока на пи/2. Произведение является амплитудой колебаний напряжения:

Индуктивное сопротивление. Произведение циклической частоты на индуктивность L называют индуктивным сопротивлением. Обозначив индуктивное сопротивление X_L, запишем

Связь между амплитудой U_m колебаний напряжения на концах проводника индуктивностью L с амплитудой I_m колебаний силы тока в нем совпадает по форме с выражением закона Ома для участка цепи постоянного тока:

Зависимость индуктивного сопротивления от частоты. Электрическое сопротивление проводника при данной температуре является постоянной величиной, характеризующей проводник. Индуктивное сопротивление X_L не является постоянной величиной, его значение прямо пропорционально частоте переменного тока. Поэтому амплитуда Im колебаний силы тока в проводнике индуктивностью L при постоянном значении амплитуды U_m колебаний напряжения убывает обратно пропорционально частоте:

Емкость в цепи переменного тока. Рассмотрим процессы, протекающие в электрической цепи переменного тока с конденсатором. При включении конденсатора последовательно с источником постоянного тока в цепи возникает кратковременный импульс тока, заряжающий конденсатор до напряжения источника, а затем ток прекращается.

Если заряженный конденсатор отключить от источника постоянного тока и соединить его обкладки с выводами лампы накаливания, то конденсатор будет разряжаться, при этом наблюдается кратковременная вспышка лампы.

При включении конденсатора в цепь переменного тока, как и в случае цепи постоянного тока, через диэлектрик, разделяющий обкладки конденсатора, электрические заряды проходить не будут. Но в результате периодически повторяющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора в проводах, соединенных с его выводами, появится переменный ток. Лампа накаливания, включенная последовательно с конденсатором в цепь переменного тока, кажется горящей

2

непрерывно, так как человеческий глаз при высокой частоте колебаний силы тока не замечает периодического ослабления свечения нити лампы.

При изменениях напряжения на обкладках конденсатора по гармоническому закону:

заряд q на его обкладках изменяется также по гармоническому закону:

Электрический ток в цепи возникает в результате изменения заряда q конденсатора, поэтому колебания силы тока в цепи будут происходить по закону:

Гармонические колебания напряжения на обкладках конденсатора в цепи переменного тока отстают по фазе от колебаний силы тока на пи/2.

Произведение является амплитудой колебаний силы тока:

Емкостное сопротивление. Величину, обратную произведению циклической частоты на электроемкость С конденсатора, называют емкостным сопротивлением конденсатора. Обозначив емкостное сопротивление Х_с, запишем

Связь между амплитудным значением силы тока I_m и амплитудным значением напряжения U_m по форме совпадает с выражением закона Ома для участка цепи постоянного тока, в котором вместо электрического сопротивления R используется емкостное сопротивление конденсатора Х_с:

Для действующих значений напряжения и силы тока выполняется такое же соотношение.

Как и индуктивное сопротивление X_L катушки, емкостное сопротивление Х_с конденсатора не является постоянной величиной. Его значение обратно пропорционально частоте переменного тока. Поэтому амплитуда 1_т колебаний силы тока в цепи конденсатора при постоянной амплитуде колебаний напряжения на конденсаторе возрастает прямо пропорционально частоте.

Билет 9