Суперпрофіційна корекція маси твердого тіла
5 лютого 2020 р., 11 хвилин часу на читання
Вправа n ° 1
Маса тіла вимірюється шкалою і виражається в кілограмах (кг).
Вага тіла вимірюється за допомогою динамометра і виражається в ньютонах (N).
Вправа n ° 2
Які характеристики ваги тіла? Характеристиками ваги тіла є напрямок, напрямок і напрямок.
Від чого залежить вага тіла на Землі? Вага тіла на Землі залежить від висоти та широти (місця).
Який зв’язок між вагою та масою на Землі (вкажіть одиниці виміру)? Співвідношення між вагою та масою на Землі становить P = M × g P -> N M -> kg g -> N/kg
Не можна плутати масу і вагу! Дійсно, маса відповідає тому, що об'єкт важить на вазі, тоді як вага - це сила, що діє на об'єкт планетою, на якій він розташований.
Вправа № 3
Де знаходиться центр ваги диска, прямокутна поверхня, куля, кільцеве кільце? Центр ваги диска є центром його. Центр ваги прямокутної поверхні є перетином цих діагоналей. Центр ваги кулі є центром її. Центром ваги кругового кільця є центр диска, обмежений кільцем.
Вправа n ° 4
Яка вага на Землі тіла, маса якого дорівнює 50 кг? M = 50 кг g = 9,8 Н/кг P =? P = M × g P = 50 × 9,8 P = 490 Н
Яка вага яблука масою 102 г? М = 102 г = 0,102 кг, г = 9,8 Н/кг Р =? P = M × g P = 0,102 × 9,8 P = 0,99 Н
Яка вага 2-тонного масового крана? М = 2 т = 2000 кг г = 9,8 Н/кг Р =? P = M × g P = 2000 × 9,8 P = 19 600 Н
Вправа n ° 5
Яка маса тіла, вага якого на Землі дорівнює 49 Н? Р = 49 Н г = 9,8 Н/кг М =? P = M × g M = P/g M = 49/9,8 M = 5 кг • Деканьютон (daN) - це використана одиниця ваги (1 daN = 10 N).
Яка маса тіла, що важить 1000 даН? P = 1000 даН = 10 000 Н г = 9,8 Н/кг М =? P = M × g M = P/g M = 49/9,8 M = 1020 кг
• Вправа № 6
• Обчисліть свою вагу в ньютонах, потім у деканьютон. М = . кг г = 9,8 Н/кг Р =? P = M × g P = . × 9,8 P = . N
Ваги у ванній кімнаті часто бувають пружинними:
Це вимірює масу чи вагу? Він насправді вимірює вагу.
Він градуйований у кг. Яка одиниця в реальності? Дійсною одиницею є daN.
Вправа n ° 7
Маса об’єкта на Землі 30 кг:
Яка його вага на Місяці? М = 30 кг г = 1,62 Н/кг Р =? P = M × g P = 30 × 1,62 P = 48 Н
Якою буде його вага на Марсі? M = 30 кг g = 3,6 Н/кг P =? P = M × g P = 30 × 3,6 P = 108 Н
Вправа n ° 8
21 липня 1969 року перші люди висадились на Місяці (місія «Аполлон-11», екіпаж якої складався з Армстронга, Коллінза та Олдріна). Вони привезли на Землю 22 кг місячних зразків.
Завоювання космосу було викликом між найбільшими повоєнними державами. США виграли цю битву за науку, розмістивши першу людину на Місяці в 1969 році.
Якою була вага цих зразків на Місяці? Якою була їх вага на Землі ?
Вага на Місяці:
P = M × g P = 22 × 1,6 P = 35,2 Н
Вага на Землі:
M = 22 кг g = 9,8 Н/кг PT = ?
P = M × g P = 22 × 9,8 P = 215,6 Н
Якою була вага Армстронга на поверхні Місяця, знаючи, що на Землі вона становила 745 Н. ?
ПТ = 745 Н г = 9,8 Н/кг М = ?
P = M × g M = P/g M = 745/9,8 M = 76 кг
M = 76 кг g = 1,6 Н/кг PL = ?
P = M × g P = 76 × 1,6 P = 121,6 Н
Вправа 9
У цій вправі ми пропонуємо зануритись у суть шипучого безалкогольного напою, проілюструвати та інтерпретувати з точки зору фізико-хімії різні стадії ефемерного життя бульбашки, а саме: її народження, її сходження рідини та її розриву на поверхні.
Протягом вправи бульбашки будуть засвоюватися до сфер, а напій - до рідини щільністю, рівною воді. Посилання на дослідження є наземним і розглядається як Галілея.
Щільність: вода re = 1,0´10 3 кг.м -3; вуглекислий газ rdc = 1,8 кг.м -3
Інтенсивність сили тяжіння: g = 10 м.с -2 .
1. Народження і відділення бульбашки
У закритій пляшці безалкогольного напою встановлюється баланс між вуглекислим газом, який розчиняється в напої, та газом вуглекислого газу, що потрапив у горлечко пляшки. Коли він відкритий, рівновага порушується, і напій позбавляється від частини розчиненого вуглекислого газу, який поступово повертається до газової фази. Утворюються бульбашки, які будуть постійно збагачуватися газом під час їх підйому.
У склянці бульбашки народжуються на місцях зародження, які є ембріонами бульбашок, присутніх у розчині, або невеликих повітряних кишенях, захоплених мікроскопічними домішками (целюлозні волокна, мікрокристали тощо). Рисунок 1 ілюструє це утворення бульбашок у місці зародження.
Як тільки значення архімедової тяги, якій піддається міхур, перевищує значення капілярної сили, яка закріплює його в місці його зародження, міхур відшаровується. Тоді народжується ще одна бульбашка, яку спіткає та сама доля.
Поштовх Архімеда - це явище, яке відчуваєш, лежачи у ванні. Наше тіло плаває по воді.
Для міхура, який щойно відірвався від місця зародження в рідині щільності re:
Вкажіть напрямок і напрямок тяги Архімеда, що діє на міхур об’ємом V0 у напої.
Дайте буквальний вираз його значення як функції об’єму V0 міхура.
1.1 Підйом міхура: у пошуках задовільної моделі
На момент дати t0 = 0 с міхур радіусом r0 = 20 мм, розташований на
точка А на глибині z0 = 0 м в системі координат (O;) (рисунок 2) відривається від місця її зародження з початковою швидкістю v0 нуль
у наземній системі відліку передбачається, що це Галілей. Він піднімається вертикально до поверхні S рідини, якої він досягає зі швидкістю vS близько 15 см. С -1 .
Спочатку (для питань 2.1. Та 2.2.), Ми асимілюємо газовий міхур до сфери, обсяг якої не змінюється під час її підйому.
2.1. Дослідження руху бульбашки за відсутності сили тертя
Покажіть, що вага міхура має незначне значення порівняно з вагою тяги Архімеда, розрахувавши співвідношення: .
Використовуючи другий закон Ньютона, встановіть вираз координати az вектора прискорення бульбашки як функції щільностей re і rdc та g.
Виведіть вираз значення швидкості бульбашки як функції часу.
Показати, що теоретично тривалість ts, необхідна для того, щоб міхур досяг швидкості проти поверхні, становить близько тридцяти мікросекунд.
Чи відповідає це значення спостереженням за повсякденним життям? Зробіть висновок щодо обґрунтованості запропонованої моделі.
2.2. Вивчення руху міхура за наявності сили тертя
Рідина надає на бульбашку силу тертя, пропорційну його швидкості, яку можна записати векторно, k - коефіцієнт, який залежить від радіуса бульбашки та в'язкості рідини, в якій він рухається.
Схематично представляйте, не беручи до уваги масштаб, несуттєві сили, що діють на рухомий міхур після його відшарування від місця зародження.
Застосовуючи другий закон Ньютона, покажіть, що тоді диференціальне рівняння, яке керує еволюцією швидкості міхура, записується:
- Виведіть буквальний вираз обмеження швидкості vlim, досягнутого міхуром.
- Цифровий додаток забезпечує vlim близько 1 мм.с -1. Враховуючи це значення, зробіть висновок щодо обґрунтованості запропонованої моделі.
2.3. Ще один параметр, який слід враховувати
Попередні моделі не задовільно описують рух міхура в газованому напої. Зокрема, експерименти, проведені з шампанським, показують, що не можна нехтувати зміною об'єму міхура.
Ми пропонуємо знайти походження.
Передбачається, що кількість матеріалу n0 газу, присутнього в бульбашці, і температура залишаються постійними. У цьому випадку під час підйому на 12 см від точки А до поверхні S зниження тиску газу лише збільшить його початковий об’єм на 2%.
Насправді збільшення обсягу в мільйон разів більше! Отже, один із двох параметрів, що вважаються постійними у попередньому тексті, не є таким.
Використовуючи речення з вступного тексту в частині 1 цієї вправи, поясніть, чому об’єм міхура збільшується так сильно, як збільшується.
Під час підйому вага міхура завжди незначна перед тягою Архімеда.
Знаючи, що коефіцієнт k визначений у питанні 2.2. збільшується з радіусом міхура, якісно уточнюють вплив зміни обсягу міхура на кожну із сил, що діють на нього під час підйому.
Спеціалізовані лабораторії розробили більш задовільні моделі з урахуванням раніше нехтуваних параметрів.
3.Розривання бульбашок на поверхні
Тепер міхур отримав поверхню, і рідка плівка, що становить частину, що з’явилася, міхура розріджується (малюнок 4.а), поки не розірветься, коли його товщина наблизиться до одного мікрометра. Отвір, що з’явився, відкривається (малюнок 4.b), і тривалість зникнення сферичної кришки становить лише кілька десятків мікросекунд! Кратер, який залишається на поверхні рідини, не протримається (рисунок 4.c).
З'являються сильні струми, і, коли вона закривається, ця порожнина висуває вгору тонку струмінь рідини (малюнок 4.г). Потім струмінь розпадається на дрібні крапельки (малюнок 4.e), які, потрапляючи назад у рідину, генерують кругові хвилі з центром на "материнському міхурі" (малюнок 4.f).
Ці спостереження вимагають використання надшвидкої камери, здатної знімати до
2000 зображень в секунду з роздільною здатністю, близькою до мікрометра (рисунок 5).
3.1 Незважаючи на використання високошвидкісної камери, чому ми не можемо отримати зображення руйнуючої рідкої плівки? ?
3.2. Створена кругова хвиля поздовжньою чи поперечною?.
Хоча короткочасне, життя бульбашки все ж багате на події !
Вправа 10
Коринфський канал розташований у Греції. Його викопали для з’єднання Егейського та Іонічного морів. Камені скелі дуже високі, і вода стікає на 79 м нижче рівня землі.
Кілька мотоциклістів раніше мали намір перетнути Коринфський канал, розташований в Греції, але лише австралієць Роббі Меддісон досяг цього подвигу в квітні 2010 року.
Вищий пілотаж мотоциклів - дуже специфічна дисципліна. Ви повинні бути дуже навченими, щоб досягти успіху у таких подвигах, як цей стрибок. Не намагайтеся виконувати акробатику, не пройшовши професійну підготовку.
Він взяв свій імпульс, щоб розігнати свій мотоцикл і досягти швидкості 125 км/год -1. Потім він виїхав на пандус, який дозволив йому перетнути канал, перш ніж приземлитися з іншого боку.
Найвища точка її польоту перевищила 95 метрів над рівнем води.
Хронофотографія взята з відео стрибка
У цій вправі ми маємо намір перевірити інформацію про цей стрибок за допомогою цієї хронофотографії (фотографії, зроблені з однаковими інтервалами часу).
Дослідницька система відліку - це наземна система відліку, яка вважається Галілеєвою на час стрибка.
Рух Меддісона та його мотоцикла вивчається за допомогою системи координат (O, x, y), показаної на хронофотографії.
На момент моменту t = 0, Меддісон та його мотоцикл знаходяться біля початку орієнтиру та виходять з пагорба. Потім вектор швидкості вершника та його мотоцикла робить кут α з горизонтальною віссю (Ox), як показано на хронофотографії.
Дослідження проводиться в рамках моделі вільного падіння. Меддісон і його мотоцикл асимілюються до матеріальної точки нібито постійної маси.
Дані: напруженість поля земного тяжіння, g = 9,81 u.s.i.
1. Актуальність висунутої студентами гіпотези про вільне падіння
Щоб обґрунтувати те, що тертя незначне порівняно з вагою, ми вивчаємо рух Меддісона та його мотоцикла вздовж горизонталі.
1.1 Покажіть, що якщо вага єдина сила, що застосовується до Меддісона та його мотоцикла, рух уздовж осі (Ox) є рівномірним. Встановлення погодинних рівнянь руху не очікується.
Незалежно від масштабу, використовуйте наведений нижче фрагмент хронофотографії, щоб підтвердити запропоновану модель падіння. Обґрунтуйте, вказавши проведені вимірювання.
Перевірка початкового значення швидкості
Беручи до уваги масштаб відстаней, ми вимірюємо деякі абсциси позицій, зайнятих Меддісоном та його мотоциклом, і обчислюємо швидкість vx по горизонталі для цих положень. Отримуємо такі значення:
3. Перевірка висоти стрибка
Використовуючи модель вільного падіння та початкові умови, ми отримуємо таку криву, яка представляє наступну складову y швидкості vy (t) як функцію часу.
3.1 Використовуючи форму графіка vy (t), обґрунтуйте, що рух по вертикалі рівномірно змінюється.
3.2 Яке конкретне положення траєкторії займають Меддісон та його мотоцикл на дату, коли vy = 0? Яке тоді значення швидкості на цю дату ?
Потенційна енергія гравітації дорівнює нулю, коли y = 0 м.
3.3 Дайте вираз механічної енергії Меддісона та його мотоцикла як функції маси m, швидкості v, координати y та інтенсивності земного тяжіння g.
3.4 Використовуючи попередній вираз, визначте ординату yS точки S, вершини траєкторії.
3.5 Рівень води Коринфського каналу знаходиться на 79 м нижче рівня землі.
Точка виходу трампліна знаходиться на 5,7 м над рівнем землі. Чи підтверджує попередній результат наступну інформацію: найвища точка її польоту перевищувала 95 метрів над водою ?
Вам сподобалась стаття ?
Фрілансер і водій, я сподіваюся досягти мудрості, поділившись знаннями, які я здобув під час подорожей за кермом мого седана. Цікавий вчений, моїй спразі відкриття відповідає лише період напіввиведення вісмуту 209.