Рекомендувати документи
Кінематика, динаміка II. Розширені експерименти
Фізика 11–12. Автор: Рапаві Руберт Оцінено Гавликне Кіс Анітою Кішкунгалас, 31 грудня 2014 р.
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
1 година Вимірювання ваги
Нагадування Поняття твердого тіла: Якщо розмір тіла не можна ігнорувати під час його руху, його не можна вважати точковим тілом. У цьому випадку мова йде про тверде тіло. У загальному розумінні ми можемо говорити про тверде тіло, якщо відстань між будь-якими двома точками на тілі постійна. Тверде тіло може здійснювати два типи руху: рух вперед (переклад) та обертальний рух (обертання). Умовою рівноваги твердого тіла є те, що результат сил, що діють на нього, дорівнює нулю, а результат моментів сил, що діють на нього, також повинен бути нулем: be 𝐹𝑖 = 0 é𝑠 ∑ 𝐹𝑖 ∙ 𝑘𝑖 = 0 Крутний момент (M) - це сила (F) та добуток сили сили (k): M = F ∙ k. Під силовим плечем ми розуміємо відстань лінії дії сили від осі обертання (точки обертання). Якщо на тверде тіло впливає пара сил, крутний момент пари сил дорівнює: M = F ∙ d. (Де d - відстань пари сили.) Крутному моменту присвоюється знак так, що напрямок обертання за годинниковою стрілкою призводить до від’ємного, а проти годинникової стрілки - позитивний знак крутного моменту. Перелічіть прості машини, робота яких базується на крутному моменті. Що таке однорукі, а які дворучні підйомники? . . . Опишіть, як працює кожен із цих пристроїв!
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Перелік обладнання та матеріалів Терези (цифровий настільний або пружинний вимірювач сили) зі шкалою см трохи довшою за 1 м та з гачком для тіла невідомої ваги, що перевищує діапазон зважування ваги
Опис, явище, досвід експерименту Підперте один кінець бруска клином, а інший кінець клином, розміщеним на цифровій вазі, щоб відстань між двома опорами становила рівно 1 м. Потім повісьте невідому масу на стрижень, на чотири різні відстані від кінця. Прочитайте значення, показані на вазі, та таблицю разом із відстанями. На основі даних визначається величина невідомої маси!
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Спробуйте визначити, які помилки можуть виникнути під час вимірювання! . .
Цікавинки, доповнення, запитання про роздуми Якщо є n стоячих та n рухливих равликів, то сила балансування: 𝐹 =
Через такий вузол проводять дротяні канати кранів. Архімедів шнек Встановлення кожного нового рухомого шнека зменшує силу вдвічі. Якщо кількість черв'яків, що рухаються, дорівнює n, тоді сила утримання дорівнює: 𝐹 =
Домашнє завдання Завдання випускного рівня вищого рівня травень 2013 р. (Змінено) Сходи вагою м = 10 кг косо прикріплені до стіни. Коефіцієнт тертя між драбиною і землею становить 0,4. Тертя між драбиною і стіною незначні. (Центр ваги драбини дорівнює половині довжини.) А) Складіть схему, що показує сили, що діють на драбину. Під яким кутом порожню драбину можна приперти до стіни, не сповзаючи? б) Сходи опирається на стіну під кутом 60 ° до горизонталі. За частку довжини, чи може 75-кілограмовий чоловік піднятися на неї до того, як драбина прослизне? Рішення:
Використана література http://ecseri.puskas.hu/oktseged/prezentaciok/mechanika http: //oktatás.hu
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
2 години Дослідження струменя води, що витікає з боку пляшки
Нагадування Горизонтальний кидок - це горизонтальний рівномірний рух 𝑥 = 𝑣0 ∙ 𝑡 та вертикальне вільне падіння 𝑦 = 𝑦0 -
результат. Для горизонтальної та вертикальної складових швидкості: 𝑣𝑥 = 𝑣0 та 𝑣𝑦 = −𝑔 ∙ 𝑡. Швидкість тіла - це векторний результат компонентів, величина яких дорівнює 𝑣 = √𝑣𝑥2 + 𝑣𝑦2, напрямок яких завжди дотичний до траєкторії. Форма орбіти - це напівпарабола, що відкривається донизу, з рівнянням: 𝑔 𝑦 = 𝑦0 - ∙ 𝑥2. 2 ∙ 𝑣0
Перелік інструментів та матеріалів хв. 2-літрова пластикова пляшка з рівно невеликим отвором у воді, половина піддону з високою окантовкою, 10-15 см, рулетка, воронка, цифровий фотоапарат, підключений до штатива та комп'ютера та прикріплений до принтера
Опис, явище, досвід експерименту Нанесіть на пляшку три позначення за допомогою ізоляційної стрічки. На три чверті, половина там, де дірка, і чверть. Помістіть лоток збоку до отвору та заклейте отвір ізоляційною стрічкою. Налаштуйте свою цифрову камеру так, щоб ви могли робити хороші фотографії води, що стікає збоку. Долийте воду. Зніміть ущільнювальну стрічку, що герметизує отвір, і сфотографуйте, коли рівень води досягне верхньої позначки. спробуємо сфотографувати більше! Переконайтеся, що пляшка та струмінь води, що потрапляють у лоток, повністю видно на фотографії.
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Ми друкуємо три найкращі зображення та використовуємо фотографії, щоб довести, редагуючи, що орбіта струменя води є параболою! Використовуйте фотографії (горизонтальне переміщення) та вимірювання (вертикальне переміщення), щоб визначити швидкість виходить струменя води! Накресліть напрямок миттєвої швидкості струменя води на висоті нижньої чверті, позначеної на пляшці, і доведіть співвідношенням горизонтальної та вертикальної складових вектора швидкості, що горизонтальна складова швидкості струменя дорівнює рівна швидкості, яку вільне тіло отримало б без початкової швидкості, як різниця у висоті між поверхнею води в пляшці та отвором збоку пляшки! Перевіряючи твердження, скористайтеся тим, що відстань між сусідніми маркуваннями однакова! Порівняйте значення горизонтальної складової швидкості, розраховане за допомогою фотографій, зі значенням, отриманим при редагуванні, і шукайте пояснення будь-яких розбіжностей.!
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Цікавість, доповнення, питання, що спонукають до роздумів
Початковою точкою кидка є початок системи координат, площиною метання є площина x - y, поділена на початкові компоненти швидкості: горизонтально: пряма лінія з рівномірним рухом 𝑣 = 𝑙𝑙𝑙𝑙. ⇒ 𝑣𝑥 = 𝑣0 ∙ cos 𝛼 𝑠 = 𝑣 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑥 = 𝑣0 ∙ cos 𝛼 ∙ 𝑡 по вертикалі: пряма, рівномірно змінюючий (уповільнюючий) рух 𝑣 = 𝑣0 - 𝑎 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑣𝑦 = 𝑣0 ∙ sin 𝛼 - 𝑔 ∙ 𝑡 𝑠 = 𝑣0 ∙ 𝑡 - де 𝑔 = 10
𝑎 2 𝑔 ∙ 𝑡 ⇒ 𝑣𝑦 = 𝑣0 ∙ sin 𝛼 ∙ 𝑡 - ∙ 𝑡 2 2 2
Максимальні переміщення, виміряні в кожному напрямку та час кидка: 𝑠𝑥, 𝑚𝑎𝑥 =
Домашнє завдання Які фактори впливають на рух нахиленого тіла? Подивіться, як ці ефекти виникають при різних кидках і як вони намагаються їх зменшити? Чому в романі Жуля Верна «Подорож на Місяць» було помилкове уявлення? Чому ракетний рух вигідніший за гарматну стрільбу? Список літератури http://fft.szie.hu/fizika/fiz-kerteszmernok/1011/nappali/kerteszea2-10-11.pdf http://oktatas.gov.hu
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
3 години Виміряйте швидкість звуку стоячими хвилями
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
• якщо закріплений лише один кінець, то на лінії можуть утворитися стоячі хвилі, такі що довжина лінії буде непарною кратною довжині чверті хвилі, тобто: 𝑙 = (2𝑛 - 1) ∙
У наведеному вище λn - довжина хвилі можливих стоячих хвиль.
Великий пластиковий або скляний циліндр, закритий на одному кінці пристрою, і список матеріалів Відкритий на обох кінцях, масштаб см, пластикова трубка, що входить у великий циліндр з відомим числом вібрацій (3 шт)
рулетка води можливо стенд Бунзена
Опис експерименту, явища, досвіду Наповніть балон водою! Занурте пластикову трубку з вагою збоку у воду. Повітряна колонка в трубці закрита водою знизу, тому довжину повітряної колонки (відстань між верхом трубки та рівнем води) можна змінювати за бажанням, піднімаючи та опускаючи трубку. Тримайте вібровилку за вільний кінець трубки. Піднімаючи трубку, повністю занурену у воду, ми спостерігаємо, коли звуковий звук посилюється. Необхідно виміряти висоту повітряного стовпа при максимальному обсязі (таким чином, різницю між верхнім краєм труби та рівнем води в балоні). Потім продовжуйте піднімати трубку до другого резонансного положення і знову вимірюйте довжину повітряного стовпа у внутрішній трубці. (Вимірювання можна полегшити, не тримаючи трубку в руці, а прикріпивши її до стійки Бунзена за допомогою колби. Так, що довжина повітряного стовпа буде в один-три рази більше довжини хвилі чверті, і наші вимірювання представлені в таблиці і на основі них розраховується швидкість поширення звуку в повітрі! f (Гц)
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Виконайте розрахунок помилок і з’ясуйте, що могло спричинити помилку вимірювання! . . .
Цікавинки, доповнення, питання для роздумів Завдання випускного рівня для поглибленого рівня травень 2008 р. (Змінено) Ми сформували стоячі хвилі з частотою 10 Гц на мотузці довжиною 7 м, закріплені на одному кінці, а вільні на іншому кінці. Разом з кінцевою точкою було створено 4 вузли. а) Зробіть малюнок! Яка довжина хвилі? б) З якою швидкістю хвилі поширюються в мотузці? в) Яка відстань між вузлом і сусіднім місцем набухання? Рішення:
Домашнє завдання Дізнайтеся, що таке картинки з порошком Хладні! Використана література http://www.muszeroldal.hu/measurenotes/hullamtan.pdf http: //oktatás.hu
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
4 години Визначення питомої теплоємності (питомої теплоємності) твердого матеріалу (алюмінію)
Нагадування Матеріали з різними станами змінюють свою температуру або стан із наближенням тепла. У першому випадку повідомлена теплота (Q) пропорційна масі матеріалу (м) і зміні температури (Δt). Коефіцієнт пропорційності - це питома теплоємність (с). 𝑄 = 𝑐 ∙ 𝑚 ∙ Δ𝑇 [𝑐] =
Добуток питомої теплоти і маси називається теплоємністю (С). У разі газів, при постійному обсязі або теплообмін при постійному тиску передбачає різну питому теплоємність. 𝑐𝑝 - 𝑐𝑣 =
Де R = 8 314 Дж/моль ∙ K, універсальна газова константа, M - мольна маса даного газу. Зміна стану описується співвідношенням Q = L ∙ m, де L - теплота плавлення, теплота кипіння, тепло, що виділяється під час конденсації, і теплота кристалізації (залежно від напрямку процесу та зміни стану). Важливо, щоб під час зміни стану температура залишалася незмінною, поки вся кількість матеріалу не перейде в новий стан. Сформулюйте термодинаміку I і II кількома способами. головна теорема! . . . . . . Як звучить третій закон термодинаміки? . .
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Інтерпретуйте кожен розділ графіку вище!
Список приладів та матеріалів Калориметр відомої теплоємності з кришкою та змішувачем
як термометр, так і кімнатний термометр
шматки алюмінію (наприклад, гвинти)
Охорона праці Під час вимірювань не існує спеціальних правил охорони праці. Будьте обережні, якщо вода занадто гаряча!
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Опис експерименту, явища, досвіду
Зважте виміряний калориметр із кришкою, мішалкою та термометром. Калориметр встановлений на прибл. Знову зважте до трьох чвертей гарячої води. На основі двох результатів вимірювання можна точно визначити масу води, залитої в калориметр. На кімнатному термометрі відлічіть кімнатну температуру, а потім виміряйте із сухих металевих шматочків при кімнатній температурі протягом приблизно вдвічі більше маси води в калориметрі. Вага алюмінію не повинна бути рівно вдвічі більшою за вагу води, але саме вимірювання проводиться точно! Переконавшись, що температура калориметра стабілізувалась, зчитуйте температуру гарячої води в калориметрі на термометрі. Помістіть зважені сухі металеві шматки кімнатної температури в калориметр. Після перемішування протягом декількох хвилин встановлюється нова температура. Знову прочитайте термометр. Питома теплоємність алюмінію визначається на основі виміряних даних ваги та температури. Розрахунок можна виконати наступним чином: 𝐶 ∙ (𝑡𝑣 - 𝑡𝑘) + 𝑐𝑣 ∙ 𝑚𝑣 ∙ (𝑡𝑣 - 𝑡𝑘) = 𝑐 ∙ 𝑚 (𝑡𝑘 - 𝑡). 𝑘𝐽
Де С - відома теплоємність калориметра, 𝑐𝑣 відома питома теплоємність води (4,18 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶), 𝑡𝑣 гаряча вода, 𝑡 кімната, 𝑡𝑘 загальна температура води та алюмінію, 𝑚𝑣 вода, mass маса алюмінію, 𝑐 питома вага алюмінію, що визначається. Це перетворюється на 𝑐: 𝑐 =
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Отримана нами питома теплоємність, безсумнівно, буде відрізнятися від літературних даних. Що могло спричинити неточність вимірювань?
Цікавість, доповнення, питання для роздумів У таблицях зазвичай не міститься коефіцієнт об'ємного теплового розширення найважливішої рідини нашого життя - води. Це пов'язано з винятковою поведінкою води при тепловому розширенні. Це пов’язано з тим, що під час нагрівання вода не тільки розширюється від 0 ° C до 4 ° C, але навіть стискається. Теплове розширення води при більш високих температурах також не є лінійним (воно не дотримується прямої пропорційності). Вода не слідкує за поведінкою більшості рідин при замерзанні, тобто вона не стискається, коли замерзає, а розширюється, тому лід легший (менш щільний), ніж вода. У випадку з чистою водою зменшення щільності під час заморожування становить 8%, що є дуже високим значенням.
Об'єм 1 кг води як функція температури від 0 ° C до 10 ° C. Різницю між температурою та кількістю тепла вперше зробив Джозеф Блек близько 1760 року. (Цікаво, що найвидатнішим учнем Блека був Джеймс Ватт, вдосконалювач парової машини.) Робота Чорного зумовлена появою основних понять термодинаміки, таких як кількість тепла, питома теплота, тепло кипіння, тепло плавлення та тепло випаровування. Чорний вважав, що тепло - це щось рідке, рідина, речовина, що міститься в кожному тілі. Він назвав цю теплову рідину "калорійною". Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас
Фізика 11–12. ФАКТ
Кінематика, динаміка II.
Ідеї Блека про цю теплову речовину можна узагальнити наступним чином: Caloricum - це гнучка рідина, рідина, частини якої відштовхують одна одну, тоді як частини звичайної речовини притягують їх таким чином, що залежить від якості та стану матеріалу. Цю рідину неможливо знищити або створити, тому вона підпорядковується тому самому закону виживання, що і звичайна речовина, в якій калорійність може бути присутнім як відчутно, так і приховано. У цьому випадку теплова речовина утворює приблизно хімічну сполуку зі звичайною речовиною. Похвально, наскільки чітко кривавий фізик-експериментатор Блек побачив, що теорія калорій є лише гіпотезою, оскільки ніхто не міг самостійно спостерігати за тепловою рідиною. Теорія виявилася настільки корисною, що пізніше багато людей сприйняли існування теплової рідини як факт. Чорний визначав одиницю калорій (сьогоднішньою мовою - кількість тепла), калорію.
Домашнє завдання Розширене випускне завдання жовтень 2012 р. (Змінено) Залізну кульку вагою 0,3 кг опускають з висоти 1 метра на мідну пластину вагою 0,2 кг, на якій вона зупиняється через кілька прищиків. Коли кулька починається, два метали мають однакову температуру. Система знаходиться у теплоізольованому вакуумному баку. На скільки вона зростає після досягнення балансу
це температура залізної кулі? (мідь = 385 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶, cvas = 460 𝑘𝑔 ∙ ° 𝐶, g = 10 𝑠2) Рішення:
Використана література http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/fizika/fizika-10-evurss/a-hoenergia-es-afajho/kiegeszites-a-hoenergiahoz http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/фізика/фізика-10-курс/рідини-хотагуласа/a-vizkiveteles-hotagulasi-behavedese http://oktatas.hu
Реформатська гімназія Áron Szilády, Кіскунгалас