Pohyb s konštantným zrýchlením je pohyb, pri ktorom vektor zrýchlenia zostáva konštantný ako vo veľkosti, tak aj v smere. Príkladom tohto typu pohybu je pohyb bodu v gravitačnom poli (vertikálne aj pod uhlom k horizontu).

Použitím definície zrýchlenia získame nasledujúci vzťah

Po integrácii máme rovnosť
.

Vzhľadom na to, že vektor okamžitej rýchlosti je
, budeme mať nasledujúci výraz

Integrácia posledného výrazu dáva nasledujúci vzťah

. Odkiaľ dostaneme pohybovú rovnicu bodu s konštantným zrýchlením

.

Príklady vektorových rovníc pohybu hmotného bodu

Rovnomerný priamočiary pohyb (
):

. (1.7)

Pohyb s konštantným zrýchlením (
):

. (1.8)

Závislosť rýchlosti od času, keď sa bod pohybuje s konštantným zrýchlením, má tvar:

. (1.9)

Otázky na sebaovládanie.

Formulujte definíciu mechanického pohybu.

Definujte hmotný bod.

Ako sa pri vektorovom spôsobe popisu pohybu určuje poloha hmotného bodu v priestore?

Čo je podstatou vektorovej metódy na opis mechanického pohybu? Aké vlastnosti sa používajú na opis tohto pohybu?

Uveďte definície vektorov priemernej a okamžitej rýchlosti. Ako sa určuje smer týchto vektorov?

Definujte stredné a okamžité vektory zrýchlenia.

Ktorý zo vzťahov je pohybová rovnica bodu s konštantným zrýchlením? Aký vzťah určuje závislosť vektora rýchlosti od času?

§1.2. Súradnicový spôsob popisu pohybu

Pri súradnicovej metóde sa na opis pohybu zvolí súradnicový systém (napríklad karteziánsky). Referenčný bod je pevne pripevnený k vybranému telesu ( referenčný orgán). Nechaj
jednotkové vektory smerujúce na kladné strany osí OX, OY a OZ. Poloha bodu je daná súradnicami
.

Vektor okamžitej rýchlosti je definovaný takto:

Kde
projekcie vektora rýchlosti na súradnicové osi, a
deriváty súradníc vzhľadom na čas.

Dĺžka vektora rýchlosti súvisí s jeho projekciami vzťahom:

. (1.11)

Pre vektor okamžitého zrýchlenia platí vzťah:

Kde
projekcie vektora zrýchlenia na súradnicové osi, a
časové derivácie vektorových projekcií rýchlosti.

Dĺžka vektora okamžitého zrýchlenia sa zistí podľa vzorca:

. (1.13)

Príklady rovníc pohybu bodu v karteziánskom súradnicovom systéme

. (1.14)

Pohybové rovnice:
. (1.15)

Závislosti priemetov vektora rýchlosti na súradnicových osiach na čase:

(1.16)

Otázky na sebaovládanie.

Čo je podstatou súradnicovej metódy opisu pohybu?

Aký pomer určuje vektor okamžitej rýchlosti? Aký vzorec sa používa na výpočet veľkosti vektora rýchlosti?

Aký pomer určuje vektor okamžitého zrýchlenia? Aký vzorec sa používa na výpočet veľkosti vektora okamžitého zrýchlenia?

Aké vzťahy sa nazývajú rovnice rovnomerného pohybu bodu?

Aké vzťahy sa nazývajú pohybové rovnice s konštantným zrýchlením? Aké vzorce sa používajú na výpočet priemetov okamžitej rýchlosti bodu na súradnicových osiach?

Priamočiary pohyb s konštantným zrýchlením sa nazýva rovnomerne zrýchlený, ak sa modul rýchlosti zvyšuje s časom, alebo rovnomerne spomalený, ak sa znižuje.

Príkladom zrýchleného pohybu môže byť pád kvetináča z balkóna nízkeho domu. Na začiatku jesene je rýchlosť hrnca nulová, no za pár sekúnd stihne narásť na desiatky m/s. Príkladom spomaleného pohybu je pohyb kameňa vrhaného kolmo nahor, ktorého rýchlosť je spočiatku vysoká, no v hornej časti trajektórie postupne klesá až k nule. Ak zanedbáme silu odporu vzduchu, tak zrýchlenie v oboch týchto prípadoch bude rovnaké a rovné gravitačnému zrýchleniu, ktoré smeruje vždy kolmo nadol, označuje sa písmenom g a je približne 9,8 m/s2.

Zrýchlenie voľného pádu g je spôsobené zemskou gravitáciou. Táto sila urýchľuje všetky telesá pohybujúce sa smerom k Zemi a spomaľuje tie, ktoré sa od nej vzďaľujú.

kde v je rýchlosť telesa v čase t, odkiaľ po jednoduchých transformáciách dostaneme rovnica pre rýchlosť pri pohybe s konštantným zrýchlením: v = v0 + pri

8. Pohybové rovnice s konštantným zrýchlením.

Aby sme našli rovnicu pre rýchlosť pri priamočiarom pohybe s konštantným zrýchlením, predpokladáme, že v čase t=0 malo teleso počiatočnú rýchlosť v0. Keďže zrýchlenie a je konštantné, pre každý čas t platí nasledujúca rovnica:

kde v je rýchlosť telesa v čase t, z ktorej po jednoduchých transformáciách získame rovnicu pre rýchlosť pri pohybe s konštantným zrýchlením: v = v0 + pri

Aby sme odvodili rovnicu pre dráhu prejdenú počas priamočiareho pohybu s konštantným zrýchlením, najprv zostrojíme graf závislosti rýchlosti od času (5.1). Pre a>0 je graf tejto závislosti znázornený vľavo na obr. 5 (modrá čiara). Ako sme uviedli v § 3, posun uskutočnený v čase t možno určiť výpočtom plochy pod krivkou rýchlosti a času medzi t=0 a t. V našom prípade je obrazec pod krivkou, ohraničený dvoma zvislými čiarami t=0 a t, lichobežník OABC, ktorého plocha S, ako viete, sa rovná súčinu polovice súčtu dĺžok základní OA. a CB a výška OC:

Ako je vidieť na obrázku 5, OA = v0, CB= v0 + at a OC = t. Dosadením týchto hodnôt do (5.2) dostaneme nasledujúcu rovnicu pre posun S dokončený v čase t pri priamočiarom pohybe s konštantným zrýchlením a pri počiatočnej rýchlosti v0:

Je ľahké ukázať, že vzorec (5.3) platí nielen pre pohyb so zrýchlením a>0, pre ktorý bol odvodený, ale aj v prípadoch, keď a<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. Voľný pád tiel. Pohyb s konštantným zrýchlením voľného pádu.

Voľný pád telies sa nazýva pád telies na Zem bez odporu vzduchu (do prázdna)

Zrýchlenie, s ktorým telesá padajú na Zem, sa nazýva zrýchlenie voľného pádu. Vektor gravitačného zrýchlenia je označený symbolom, smeruje kolmo nadol. Na rôznych miestach zemegule, v závislosti od zemepisnej šírky a výšky nad hladinou mora, sa číselná hodnota g ukazuje ako nerovnaká, pohybuje sa od približne 9,83 m/s2 na póloch do 9,78 m/s2 na rovníku. V zemepisnej šírke v Moskve je g = 9,81523 m/s2. Zvyčajne, ak sa pri výpočtoch nevyžaduje vysoká presnosť, potom sa číselná hodnota g na povrchu Zeme rovná 9,8 m/s2 alebo dokonca 10 m/s2.

Jednoduchým príkladom voľného pádu je pád telesa z určitej výšky h bez počiatočnej rýchlosti. Voľný pád je priamočiary pohyb s konštantným zrýchlením.

Ideálny voľný pád je možný len vo vákuu, kde nepôsobí sila odporu vzduchu a bez ohľadu na hmotnosť, hustotu a tvar padajú všetky telesá rovnako rýchlo, t.j. v každom okamihu majú telesá rovnaké okamžité rýchlosti a zrýchlenia.

Všetky vzorce pre rovnomerne zrýchlený pohyb sú použiteľné pre voľný pád telies.

Hodnota rýchlosti voľného pádu telesa v akomkoľvek danom čase:

pohyb tela:

V tomto prípade sa namiesto zrýchlenia a do vzorcov pre rovnomerne zrýchlený pohyb zavedie zrýchlenie voľného pádu g = 9,8 m/s2.

10. Pohyb telies. TRANSLAČNÝ POHYB TUHÉHO TELA

Translačný pohyb tuhého telesa je taký pohyb, pri ktorom sa každá priamka, vždy spojená s telesom, pohybuje rovnobežne so sebou samým. Na to stačí, aby sa dve nerovnobežné čiary spojené s telom pohybovali rovnobežne. Pri translačnom pohybe všetky body telesa opisujú rovnaké, paralelné trajektórie a majú v každom okamihu rovnaké rýchlosti a zrýchlenia. Translačný pohyb telesa je teda určený pohybom jedného z jeho bodov O.

Vo všeobecnom prípade sa translačný pohyb vyskytuje v trojrozmernom priestore, ale jeho hlavná črta - zachovanie paralelnosti akéhokoľvek segmentu k sebe samému, zostáva v platnosti.

Postupne sa pohybuje napríklad kabína výťahu. V prvom priblížení tiež kabína ruského kolesa vykonáva pohyb vpred. Prísne vzaté však pohyb kabíny ruského kolesa nemožno považovať za progresívny. Ak sa teleso pohybuje dopredu, potom na opísanie jeho pohybu stačí opísať pohyb jeho ľubovoľného bodu (napríklad pohyb ťažiska telesa).

Ak telesá, ktoré tvoria uzavretý mechanický systém, interagujú medzi sebou iba prostredníctvom síl gravitácie a pružnosti, potom sa práca týchto síl rovná zmene potenciálnej energie telies, ktorá sa berie s opačným znamienkom: A \ u003d - (E p2 - E p1).

Podľa vety o kinetickej energii sa táto práca rovná zmene kinetickej energie telies

Preto

Alebo Eki + Ep1 = Ek2 + Ep2.

Súčet kinetickej a potenciálnej energie telies, ktoré tvoria uzavretý systém a vzájomne pôsobia prostredníctvom gravitačných a elastických síl, zostáva nezmenený.

Toto tvrdenie vyjadruje zákon zachovania energie v mechanických procesoch. Je to dôsledok Newtonových zákonov. Súčet E = E k + E p sa nazýva celková mechanická energia. Zákon zachovania mechanickej energie je splnený len vtedy, keď telesá v uzavretom systéme na seba vzájomne pôsobia konzervatívnymi silami, teda silami, pre ktoré možno zaviesť pojem potenciálna energia.

Mechanická energia uzavretého systému telies sa nemení, ak medzi týmito telesami pôsobia iba konzervatívne sily. Konzervatívne sily sú tie sily, ktorých pôsobenie pozdĺž akejkoľvek uzavretej trajektórie sa rovná nule. Gravitácia patrí medzi konzervatívne sily.

V reálnych podmienkach sú takmer vždy pohybujúce sa telesá spolu s gravitačnými silami, elastickými silami a inými konzervatívnymi silami ovplyvňované trecími silami alebo odporovými silami média.

Trecia sila nie je konzervatívna. Práca trecej sily závisí od dĺžky dráhy.

Ak medzi telesami, ktoré tvoria uzavretý systém, pôsobia trecie sily, mechanická energia sa nešetrí. Časť mechanickej energie sa premieňa na vnútornú energiu telies (ohrievanie).

Pri akýchkoľvek fyzických interakciách energia nevzniká a nezaniká. Mení sa len z jednej formy na druhú.

Jedným z dôsledkov zákona zachovania a transformácie energie je tvrdenie, že nie je možné vytvoriť „perpetum mobile“ (perpetuum mobile) – stroj, ktorý by mohol pracovať donekonečna bez spotreby energie.

História uchováva značný počet projektov „perpetum mobile“. V niektorých z nich sú chyby „vynálezcu“ zrejmé, v iných sú tieto chyby maskované zložitou konštrukciou zariadenia a môže byť veľmi ťažké pochopiť, prečo tento stroj nebude fungovať. Bezvýsledné pokusy o vytvorenie „večného stroja“ pokračujú aj v našej dobe. Všetky tieto pokusy sú odsúdené na neúspech, pretože zákon zachovania a transformácie energie „zakazuje“ pracovať bez míňania energie.

31. Základné ustanovenia molekulárno-kinetickej teórie a ich opodstatnenie.

Všetky telesá pozostávajú z molekúl, atómov a elementárnych častíc, ktoré sú oddelené medzerami, pohybujú sa náhodne a navzájom sa ovplyvňujú.

Kinematika a dynamika nám pomáhajú opísať pohyb telesa a určiť silu, ktorá tento pohyb spôsobuje. Na mnohé otázky však mechanici nevedia odpovedať. Z čoho sú napríklad vyrobené telá? Prečo sa mnohé látky pri zahrievaní stávajú tekutými a potom sa vyparujú? A vo všeobecnosti, čo je teplota a teplo?

Na takéto otázky sa pred 25 storočiami pokúsil odpovedať staroveký grécky filozof Demokritos. Bez akýchkoľvek experimentov dospel k záveru, že telesá sa nám len zdajú byť pevné, no v skutočnosti pozostávajú z najmenších častíc oddelených prázdnotou. Vzhľadom na to, že nie je možné tieto častice rozdeliť, Demokritos ich nazval atómy, čo v gréčtine znamená nedeliteľné. Tiež navrhol, že atómy môžu byť rôzne a sú v neustálom pohybe, ale my to nevidíme, pretože. sú veľmi malé.

Veľký príspevok k rozvoju molekulárnej kinetickej teórie urobil M.V. Lomonosov. Lomonosov ako prvý naznačil, že teplo odráža pohyb atómov telesa. Okrem toho zaviedol pojem jednoduchých a zložitých látok, ktorých molekuly pozostávajú z rovnakých a rôznych atómov, resp.

Molekulárna fyzika alebo molekulárna kinetická teória je založená na určitých predstavách o štruktúre hmoty

Podľa atomistickej teórie štruktúry hmoty je teda najmenšia častica látky, ktorá si zachováva všetky svoje chemické vlastnosti, molekula. Rozmery aj veľkých molekúl pozostávajúcich z tisícok atómov sú také malé, že ich nemožno vidieť svetelným mikroskopom. Početné experimenty a teoretické výpočty ukazujú, že veľkosť atómov je asi 10 -10 m Veľkosť molekuly závisí od toho, z koľkých atómov pozostáva a ako sú navzájom umiestnené.

Molekulárno-kinetická teória je štúdium štruktúry a vlastností hmoty založené na myšlienke existencie atómov a molekúl ako najmenších častíc chemických látok.

Molekulárna kinetická teória je založená na troch hlavných ustanoveniach:

1. Všetky látky – kvapalné, tuhé aj plynné – sú tvorené z najmenších častíc – molekúl, ktoré samy o sebe pozostávajú z atómov („elementárnych molekúl“). Molekuly chemickej látky môžu byť jednoduché alebo zložité, t.j. pozostávať z jedného alebo viacerých atómov. Molekuly a atómy sú elektricky neutrálne častice. Za určitých podmienok môžu molekuly a atómy získať dodatočný elektrický náboj a zmeniť sa na kladné alebo záporné ióny.

2. Atómy a molekuly sú v nepretržitom chaotickom pohybe.

3. Častice medzi sebou interagujú silami, ktoré majú elektrický charakter. Gravitačná interakcia medzi časticami je zanedbateľná.

Najvýraznejším experimentálnym potvrdením myšlienok molekulárnej kinetickej teórie o náhodnom pohybe atómov a molekúl je Brownov pohyb. Ide o tepelný pohyb najmenších mikroskopických častíc suspendovaných v kvapaline alebo plyne. Objavil ho anglický botanik R. Brown v roku 1827. Brownove častice sa pohybujú pod vplyvom náhodných zrážok molekúl. Kvôli chaotickému tepelnému pohybu molekúl sa tieto dopady nikdy navzájom nevyrovnajú. V dôsledku toho sa rýchlosť Brownovej častice náhodne mení vo veľkosti a smere a jej trajektória je zložitá cik-cak krivka.

Neustály chaotický pohyb molekúl látky sa prejavuje aj ďalším ľahko pozorovateľným javom – difúziou. Difúzia je fenomén prenikania dvoch alebo viacerých susediacich látok do seba. Proces prebieha najrýchlejšie v plyne.

Náhodný náhodný pohyb molekúl sa nazýva tepelný pohyb. Kinetická energia tepelného pohybu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Mol je množstvo látky obsahujúcej toľko častíc (molekúl), koľko je atómov v 0,012 kg uhlíka 12 C. Molekula uhlíka pozostáva z jedného atómu.

32. Hmotnosť molekúl, relatívna molekulová hmotnosť molekúl. 33. Molová hmotnosť molekúl. 34. Množstvo látky. 35. Avogadrova konštanta.

V molekulárnej kinetickej teórii sa množstvo látky považuje za úmerné počtu častíc. Jednotka množstva látky sa nazýva mol (mol).

Mol je množstvo látky obsahujúcej toľko častíc (molekúl), koľko je atómov v 0,012 kg (12 g) uhlíka 12 C. Molekula uhlíka pozostáva z jedného atómu.

Jeden mol látky obsahuje počet molekúl alebo atómov rovný Avogadrovej konštante.

Jeden mol akejkoľvek látky teda obsahuje rovnaký počet častíc (molekúl). Toto číslo sa nazýva Avogadrova konštanta NA: NA \u003d 6,02 10 23 mol -1.

Avogadrova konštanta je jednou z najdôležitejších konštánt v molekulárnej kinetickej teórii.

Látkové množstvo ν je definované ako pomer počtu N častíc (molekúl) látky k Avogadrovej konštante N A:

Molárna hmotnosť M je pomer hmotnosti m danej vzorky látky k množstvu n látky v nej obsiahnutej:

ktorá sa číselne rovná hmotnosti látky odobratej v množstve jedného mólu. Molová hmotnosť v sústave SI je vyjadrená v kg/mol.

Relatívna molekulová alebo atómová hmotnosť látky je teda pomer hmotnosti jej molekuly a atómu k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.

36. Brownov pohyb.

Mnohé prírodné javy svedčia o chaotickom pohybe mikročastíc, molekúl a atómov hmoty. Čím vyššia je teplota látky, tým je tento pohyb intenzívnejší. Teplo tela je preto odrazom náhodného pohybu molekúl a atómov, ktoré ho tvoria.

Dôkazom toho, že všetky atómy a molekuly látky sú v neustálom a náhodnom pohybe, môže byť difúzia – vzájomné prenikanie častíc jednej látky do druhej.

Vôňa sa tak rýchlo šíri po miestnosti aj pri absencii pohybu vzduchu. Kvapka atramentu rýchlo sfarbí celý pohár vody do rovnomernej čiernej farby.

Difúziu možno zistiť aj v pevných látkach, ak sú pevne stlačené a ponechané dlhší čas. Fenomén difúzie ukazuje, že mikročastice látky sa môžu spontánne pohybovať všetkými smermi. Takýto pohyb mikročastíc látky, ako aj jej molekúl a atómov sa nazýva ich tepelný pohyb.

BROWNOV POHYB - náhodný pohyb najmenších častíc suspendovaných v kvapaline alebo plyne, vyskytujúci sa pod vplyvom vplyvov molekúl prostredia; objavil R. Brown v roku 1827

Pozorovania ukazujú, že Brownov pohyb sa nikdy nezastaví. V kvapke vody (ak ju nenecháte zaschnúť) je možné sledovať pohyb zŕn mnoho dní, mesiacov, rokov. Nezastaví sa ani v lete, ani v zime, vo dne ani v noci.

Dôvodom Brownovho pohybu je nepretržitý, nikdy nekončiaci pohyb molekúl kvapaliny, v ktorej sa nachádzajú zrná pevnej látky. Samozrejme, tieto zrná sú mnohonásobne väčšie ako samotné molekuly a keď vidíme pohyb zŕn pod mikroskopom, nemali by sme si myslieť, že vidíme pohyb samotných molekúl. Molekuly nie je možné vidieť bežným mikroskopom, ale ich existenciu a pohyb môžeme posúdiť podľa nárazov, ktoré vytvárajú, pričom tlačia zrnká pevného telesa a nútia ich pohybovať sa.

Objav Brownovho pohybu mal veľký význam pre štúdium štruktúry hmoty. Ukázalo sa, že telesá skutočne pozostávajú zo samostatných častíc - molekúl a že molekuly sú v nepretržitom náhodnom pohybe.

Vysvetlenie Brownovho pohybu bolo podané až v poslednej štvrtine 19. storočia, keď mnohým vedcom bolo jasné, že pohyb Brownovej častice je spôsobený náhodnými dopadmi molekúl média (kvapaliny alebo plynu), ktoré spôsobujú tepelnú energiu. pohybu. V priemere molekuly média pôsobia na Brownovu časticu zo všetkých strán rovnakou silou, avšak tieto dopady sa nikdy navzájom presne nevyvážia a v dôsledku toho sa rýchlosť Brownovej častice náhodne mení vo veľkosti a smere. Preto sa Brownova častica pohybuje po kľukatej dráhe. V tomto prípade, čím menšia je veľkosť a hmotnosť Brownovej častice, tým je jej pohyb zreteľnejší.

Analýza Brownovho pohybu tak položila základy modernej molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty.

37. Sily interakcie molekúl. 38. Štruktúra plynných látok. 39. Štruktúra kvapalných látok. 40. Štruktúra pevných látok.

Vzdialenosť medzi molekulami a sily pôsobiace medzi nimi určujú vlastnosti plynných, kvapalných a pevných telies.

Sme zvyknutí na to, že kvapalina sa môže prelievať z jednej nádoby do druhej a plyn rýchlo vyplní celý objem, ktorý je jej k dispozícii. Voda môže prúdiť len korytom a vzduch nad ňou nepozná hraníc.

Medzi všetkými molekulami pôsobia medzimolekulové príťažlivé sily, ktorých veľkosť so vzdialenosťou molekúl od seba veľmi rýchlo klesá, a preto vo vzdialenosti rovnajúcej sa niekoľkým priemerom molekúl vôbec neinteragujú.

Medzi molekulami kvapaliny, ktoré sa nachádzajú takmer blízko seba, teda pôsobia príťažlivé sily, ktoré bránia rozptylu týchto molekúl v rôznych smeroch. Naopak, zanedbateľné príťažlivé sily medzi molekulami plynu ich nedokážu udržať pohromade, a preto sa plyny môžu rozpínať a naplniť celý objem, ktorý im je poskytnutý. Existenciu medzimolekulových príťažlivých síl možno overiť nastavením jednoduchého experimentu – pritlačením dvoch olovených tyčí proti sebe. Ak sú styčné plochy dostatočne hladké, tyče sa zlepia a bude ťažké ich oddeliť.

Samotné medzimolekulové príťažlivé sily však nedokážu vysvetliť všetky rozdiely medzi vlastnosťami plynných, kvapalných a pevných látok. Prečo je napríklad veľmi ťažké zmenšiť objem kvapaliny alebo pevnej látky, ale stlačiť balón je pomerne jednoduché? Vysvetľuje to skutočnosť, že medzi molekulami sú nielen príťažlivé sily, ale aj medzimolekulové odpudivé sily, ktoré pôsobia, keď sa elektrónové obaly atómov susedných molekúl začnú prekrývať. Práve tieto odpudivé sily bránia jednej molekule preniknúť do objemu, ktorý už zaberá iná molekula.

Keď vonkajšie sily nepôsobia na kvapalné alebo pevné teleso, vzdialenosť medzi ich molekulami je taká, že výsledné sily príťažlivosti a odpudzovania sú rovné nule. Ak sa pokúsite zmenšiť objem telesa, potom sa vzdialenosť medzi molekulami zníži a zo strany stlačeného telesa začne pôsobiť výslednica zvýšených odpudivých síl. Naopak, keď je teleso natiahnuté, vznikajúce elastické sily sú spojené s relatívnym zvýšením príťažlivých síl, pretože Keď sa molekuly od seba vzdialia, odpudivé sily klesajú oveľa rýchlejšie ako príťažlivé sily.

Molekuly plynu sa nachádzajú vo vzdialenostiach desaťkrát väčších, ako je ich veľkosť, v dôsledku čoho tieto molekuly navzájom neinteragujú, a preto sa plyny oveľa ľahšie stláčajú ako kvapaliny a pevné látky. Plyny nemajú žiadnu špecifickú štruktúru a sú súborom pohybujúcich sa a zrážajúcich sa molekúl.

Kvapalina je súbor molekúl, ktoré sú takmer blízko seba. Tepelný pohyb umožňuje molekule kvapaliny z času na čas zmeniť svojich susedov a skákať z jedného miesta na druhé. To vysvetľuje tekutosť kvapalín.

Atómy a molekuly pevných látok nemajú schopnosť meniť svojich susedov a ich tepelný pohyb predstavuje len malé kolísanie vzhľadom na polohu susedných atómov alebo molekúl. Interakcia medzi atómami môže viesť k tomu, že pevná látka sa stane kryštálom a atómy v nej obsadia pozície v uzloch kryštálovej mriežky. Keďže molekuly pevných látok sa voči svojim susedom nepohybujú, tieto telesá si zachovávajú svoj tvar.

41. Ideálny plyn v molekulárnej kinetickej teórii.

Ideálny plyn je model riedeného plynu, v ktorom sa zanedbáva interakcia medzi molekulami. Sily interakcie medzi molekulami sú pomerne zložité. Vo veľmi malých vzdialenostiach, keď molekuly letia blízko seba, pôsobia medzi nimi veľké odpudivé sily. Pri veľkých alebo stredných vzdialenostiach medzi molekulami pôsobia relatívne slabé príťažlivé sily. Ak sú vzdialenosti medzi molekulami v priemere veľké, čo je pozorované v dostatočne riedkom plyne, potom sa interakcia prejavuje vo forme pomerne zriedkavých vzájomných zrážok molekúl, keď letia zblízka. V ideálnom plyne sa interakcia molekúl vo všeobecnosti zanedbáva.

42. Tlak plynu v molekulárno-kinetickej teórii.

Ideálny plyn je model riedeného plynu, v ktorom sa zanedbáva interakcia medzi molekulami.

Tlak ideálneho plynu je úmerný súčinu koncentrácie molekúl a ich priemernej kinetickej energie.

Plyn je všade okolo nás. Na ktoromkoľvek mieste na zemi, dokonca aj pod vodou, nesieme časť atmosféry, ktorej spodné vrstvy sú stlačené pôsobením gravitácie horných. Meraním atmosférického tlaku sa teda dá posúdiť, čo sa deje vysoko nad nami a predpovedať počasie.

43. Priemerná hodnota druhej mocniny rýchlosti molekúl ideálneho plynu.

44. Odvodenie základnej rovnice molekulovo-kinetickej teórie plynu. 45. Odvodenie vzorca týkajúceho sa tlaku a priemernej kinetickej energie molekúl plynu.

Tlak p na danom úseku plochy je pomer sily F pôsobiacej kolmo na túto plochu k ploche S jej daného rezu.

Jednotkou SI pre tlak je Pascal (Pa). 1 Pa \u003d 1 N/m 2.

Nájdite silu F, ktorou molekula s hmotnosťou m0 pôsobí na povrch, od ktorého sa odráža. Pri odraze od povrchu, trvajúcom časový úsek Dt, sa zložka rýchlosti molekuly, kolmá na tento povrch, vy mení na opačnú (-vy). Preto, keď sa odrazí od povrchu, molekula nadobudne hybnosť, 2m0vy , a teda podľa tretieho Newtonovho zákona 2m0vy =FDt, odkiaľ:

Vzorec (22.2) umožňuje vypočítať silu, ktorou jedna molekula plynu tlačí na stenu nádoby počas intervalu Dt. Na určenie priemernej sily tlaku plynu, napríklad za jednu sekundu, je potrebné zistiť, koľko molekúl sa odrazí za sekundu od plochy povrchu S a tiež je potrebné poznať priemernú rýchlosť vy molekúl pohybujúcich sa smerom k tejto ploche. povrch.

Nech je n molekúl na jednotku objemu plynu. Zjednodušme si našu úlohu za predpokladu, že všetky molekuly plynu sa pohybujú rovnakou rýchlosťou, v. V tomto prípade sa 1/3 všetkých molekúl pohybuje pozdĺž osi Ox a rovnaký počet sa pohybuje pozdĺž osi Oy a Oz (pozri obr. 22c). Nechajte polovicu molekúl pohybujúcich sa pozdĺž osi Oy pohybovať sa smerom k stene C a zvyšok sa pohybuje v opačnom smere. Potom, samozrejme, počet molekúl na jednotku objemu, ktoré sa rútia smerom k stene C, bude n/6.

Teraz nájdime počet molekúl, ktoré zasiahnu povrch S (vytieňovaný na obr. 22c) za jednu sekundu. Je zrejmé, že za 1 s budú mať tie molekuly, ktoré sa k nej pohybujú a sú vo vzdialenosti nie väčšej ako v, čas dostať k stene. Preto 1/6 všetkých molekúl v pravouhlom rovnobežnostene, zvýraznenom na obr. 1, zasiahne túto oblasť povrchu. 22c, ktorého dĺžka sa rovná v a plocha koncových plôch je S. Keďže objem tohto rovnobežnostena je Sv, celkový počet N molekúl, ktoré zasiahnu plochu povrchu steny za 1 s, bude rovnaký komu:

Pomocou (22.2) a (22.3) je možné vypočítať impulz, ktorý za 1 s dal molekulám plynu prierez povrchu steny s plochou S. Tento impulz sa bude číselne rovnať tlakovej sile plynu, F:

odkiaľ pomocou (22.1) získame nasledujúci výraz týkajúci sa tlaku plynu a priemernej kinetickej energie translačného pohybu jeho molekúl:

kde Е СР je priemerná kinetická energia molekúl ideálneho plynu. Vzorec (22.4) sa nazýva základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie plynov.

46. ​​Tepelná rovnováha. 47. Teplota. Zmena teploty. 48. Prístroje na meranie teploty.

Tepelná rovnováha medzi telesami je možná len vtedy, keď je ich teplota rovnaká.

Dotknutím sa akéhokoľvek predmetu rukou ľahko zistíme, či je teplý alebo studený. Ak je teplota predmetu nižšia ako teplota ruky, predmet sa zdá byť studený, a ak naopak, potom je teplý. Ak stlačíte studenú mincu v päste, teplo ruky začne mincu zahrievať a po chvíli sa jej teplota vyrovná teplote ruky, alebo, ako sa hovorí, príde tepelná rovnováha. Teplota teda charakterizuje stav tepelnej rovnováhy systému dvoch alebo viacerých telies s rovnakou teplotou.

Teplota spolu s objemom a tlakom plynu sú makroskopické parametre. Na meranie teploty sa používajú teplomery. V niektorých sa zaznamenáva zmena objemu kvapaliny pri zahrievaní, v iných zase zmena elektrického odporu atď. Najrozšírenejšia je Celziova teplotná stupnica, pomenovaná podľa švédskeho fyzika A. Celsia. Na získanie teplotnej stupnice v stupňoch Celzia pre kvapalinový teplomer sa najskôr ponorí do topiaceho sa ľadu a zaznamená sa poloha konca stĺpca a potom do vriacej vody. Úsek medzi týmito dvoma polohami stĺpca je rozdelený na 100 rovnakých častí za predpokladu, že teplota topenia ľadu zodpovedá nule stupňov Celzia (o C) a teplota vriacej vody je 100 o C.

49. Priemerná kinetická energia molekúl plynu pri tepelnej rovnováhe.

Základná rovnica molekulárnej kinetickej teórie (22.4) spája tlak plynu, koncentráciu molekúl a ich priemernú kinetickú energiu. Priemerná kinetická energia molekúl je však spravidla neznáma, hoci výsledky mnohých experimentov naznačujú, že rýchlosť molekúl sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou (pozri napr. Brownov pohyb v § 20). Závislosť priemernej kinetickej energie molekúl plynu od jeho teploty možno získať zo zákona, ktorý objavil v roku 1787 francúzsky fyzik J. Charles.

50. Plyny v stave tepelnej rovnováhy (opíšte skúsenosti).

51. Absolútna teplota. 52. Stupnica absolútnej teploty. 53. Teplota je mierou priemernej kinetickej energie molekúl.

Závislosť priemernej kinetickej energie molekúl plynu od jeho teploty možno získať zo zákona, ktorý objavil v roku 1787 francúzsky fyzik J. Charles.

Podľa Charlesovho zákona, ak sa objem daného množstva plynu nemení, jeho tlak pt lineárne závisí od teploty t:

kde t je teplota plynu meraná v o C a p 0 je tlak plynu pri teplote 0 o C (pozri obr. 23b). Z Charlesovho zákona teda vyplýva, že tlak plynu, ktorý má konštantný objem, je úmerný súčtu (t + 273 o C). Na druhej strane z (22.4) vyplýva, že ak je koncentrácia molekúl konštantná, t.j. objem zaberaný plynom sa nemení, potom musí byť tlak plynu úmerný priemernej kinetickej energii molekúl. To znamená, že priemerná kinetická energia, ESR molekúl plynu, je jednoducho úmerná hodnote (t + 273 o C):

kde b je konštantný koeficient, ktorého hodnotu určíme neskôr. Z (23.2) vyplýva, že priemerná kinetická energia molekúl sa bude rovnať nule pri -273 °C. Na základe toho anglický vedec W. Kelvin v roku 1848 navrhol použiť absolútnu teplotnú stupnicu, ktorej nulová teplota by zodpovedala do -273 °C a každý stupeň teploty by sa rovnal stupňu Celzia. Takže absolútna teplota, T, súvisí s teplotou t, meranou v stupňoch Celzia, takto:

Jednotkou SI absolútnej teploty je Kelvin (K).

Daná (23.3), rovnica (23.2) je transformovaná na:

dosadením ktorého do (22.4) dostaneme nasledovné:

Aby sme sa zbavili zlomku v (23.5), nahradíme 2b/3 za k a namiesto (23.4) a (23.5) dostaneme dve veľmi dôležité rovnice:

kde k je Boltzmannova konštanta, pomenovaná podľa L. Boltzmanna. Experimenty ukázali, že k = 1,38,10 -23 J/K. Tlak plynu a priemerná kinetická energia jeho molekúl sú teda úmerné jeho absolútnej teplote.

54. Závislosť tlaku plynu od koncentrácie jeho molekúl a teploty.

Vo väčšine prípadov, keď plyn prechádza z jedného stavu do druhého, menia sa všetky jeho parametre - teplota, objem a tlak. Stáva sa to pri stláčaní plynu pod piestom vo valci spaľovacieho motora, v dôsledku čoho sa zvyšuje teplota plynu a jeho tlak a zmenšuje sa objem. V niektorých prípadoch sú však zmeny jedného z parametrov plynu relatívne malé alebo úplne chýbajú. Takéto procesy, kde jeden z troch parametrov - teplota, tlak alebo objem zostáva nezmenený, sa nazývajú izoprocesy a zákony, ktoré ich popisujú, sa nazývajú plynové zákony.

55. Meranie rýchlosti molekúl plynu. 56. Sternova skúsenosť.

Najprv si ujasnime, čo znamená rýchlosť molekúl. Pripomeňme, že v dôsledku častých kolízií sa rýchlosť každej jednotlivej molekuly neustále mení: molekula sa pohybuje buď rýchlo alebo pomaly a po určitú dobu (napríklad jednu sekundu) nadobudne rýchlosť molekuly mnoho rôznych hodnôt. Na druhej strane, v každom okamihu v obrovskom množstve molekúl, ktoré tvoria uvažovaný objem plynu, existujú molekuly s veľmi rozdielnymi rýchlosťami. Je zrejmé, že na charakterizáciu stavu plynu je potrebné hovoriť o určitej priemernej rýchlosti. Môžeme predpokladať, že ide o priemernú rýchlosť jednej z molekúl za dostatočne dlhé časové obdobie, alebo že ide o priemernú rýchlosť všetkých molekúl plynu v danom objeme v určitom časovom bode.

Existujú rôzne spôsoby, ako určiť rýchlosť pohybu molekúl. Jednou z najjednoduchších je metóda vykonaná v roku 1920 v Sternovom experimente.

Ryža. 390. Keď je priestor pod sklom A naplnený vodíkom; potom z konca lievika uzavretého poréznou nádobou B vychádzajú bubliny

Aby ste to pochopili, zvážte nasledujúcu analógiu. Keď strieľate na pohyblivý cieľ, aby ste ho zasiahli, musíte mieriť do bodu pred cieľom. Ak sa zameriavate na cieľ, guľky zasiahnu za cieľom. Táto odchýlka miesta dopadu od cieľa bude tým väčšia, čím rýchlejšie sa cieľ pohybuje a čím nižšia je rýchlosť striel.

Experiment Otta Sterna (1888–1969) bol venovaný experimentálnemu potvrdeniu a vizualizácii distribúcie rýchlosti molekúl plynu. Toto je ďalší krásny zážitok, ktorý umožnil „nakresliť“ graf tohto rozloženia na experimentálnom nastavení v pravom slova zmysle. Sternova inštalácia pozostávala z dvoch rotujúcich dutých valcov so zhodnými osami (pozri obrázok vpravo; veľký valec nie je úplne nakreslený). Vo vnútornom valci bola rovno pozdĺž jeho osi natiahnutá strieborná niť 1, ktorou prechádzal prúd, ktorý viedol k jeho zahrievaniu, čiastočnému roztaveniu a následnému vyparovaniu atómov striebra z jeho povrchu. Výsledkom bolo, že vnútorný valec, ktorý mal spočiatku vákuum, sa postupne naplnil plynným striebrom nízkej koncentrácie. Vo vnútornom valci, ako je znázornené na obrázku, bola vytvorená tenká štrbina 2, takže väčšina atómov striebra, ktoré dosiahli valec, sa usadila na ňom. Malá časť atómov prešla cez medzeru a spadla do vonkajšieho valca, v ktorom sa udržiavalo vákuum. Tu sa tieto atómy už nezrazili s inými atómami, a preto sa pohybovali v radiálnom smere konštantnou rýchlosťou a dosiahli vonkajší valec po čase nepriamo úmernom tejto rýchlosti:

kde sú polomery vnútorného a vonkajšieho valca a je radiálna zložka rýchlosti častíc. V dôsledku toho sa časom na vonkajšom valci 3 objavila vrstva strieborného rozprašovania. V prípade valcov v pokoji mala táto vrstva tvar pásika umiestneného presne oproti štrbine vo vnútornom valci. Ale ak sa valce otáčali rovnakou uhlovou rýchlosťou, potom v čase, keď molekula dosiahla vonkajší valec, ten sa už posunul o vzdialenosť

v porovnaní s bodom priamo oproti štrbine (t. j. bodom, na ktorom sa častice usadili v prípade stacionárnych valcov).

57. Odvodenie stavovej rovnice ideálneho plynu (Mendelejevova-Claiperonova rovnica)

Plyny sú často reaktanty a produkty chemických reakcií. Nie je vždy možné prinútiť ich, aby za normálnych podmienok navzájom reagovali. Preto sa musíte naučiť, ako určiť počet mólov plynov za iných ako normálnych podmienok.

Na tento účel použite stavovú rovnicu ideálneho plynu (nazýva sa aj rovnica Clapeyron-Mendelejev): PV = nRT

kde n je počet mólov plynu;

P je tlak plynu (napríklad v atm;

V je objem plynu (v litroch);

T je teplota plynu (v kelvinoch);

R je plynová konštanta (0,0821 l atm/mol K).

Našiel som odvodenie rovnice, ale je to veľmi komplikované. Stále musíme hľadať.

58. Izotermický proces.

Izotermický dej je zmena skupenstva plynu, pri ktorej zostáva jeho teplota konštantná. Príkladom takéhoto procesu je hustenie pneumatík automobilov vzduchom. Takýto proces však možno považovať za izotermický, ak porovnáme stav vzduchu pred vstupom do pumpy so stavom v pneumatike po vyrovnaní teploty pneumatiky a okolitého vzduchu. Akékoľvek pomalé procesy, ktoré sa vyskytujú s malým objemom plynu obklopeným veľkým množstvom plynu, kvapaliny alebo pevnej látky, ktorá má konštantnú teplotu, možno považovať za izotermické.

Pri izotermickom procese je súčinom tlaku daného množstva plynu a jeho objemu konštantná hodnota. Tento zákon, nazývaný Boyle-Mariotte, objavili anglický vedec R. Boyle a francúzsky fyzik E. Mariotte a je napísaný v tejto forme:

Nájdite príklady!

59. Izobarický proces.

Izobarický proces je zmena skupenstva plynu, ku ktorej dochádza pri konštantnom tlaku.

Pri izobarickom procese je pomer objemu daného množstva plynu k jeho teplote konštantný. Tento záver, ktorý sa na počesť francúzskeho vedca J. Gay-Lussaca nazýva zákon Gay-Lussac, možno napísať takto:

Jedným príkladom izobarického procesu je expanzia malých bubliniek vzduchu a oxidu uhličitého obsiahnutých v ceste, keď je vložené do pece. Tlak vzduchu vo vnútri a zvonku rúry je rovnaký a teplota vo vnútri je približne o 50 % vyššia ako vonkajšia. Podľa Gay-Lussacovho zákona narastá aj objem plynových bublín v ceste o 50 %, vďaka čomu je koláč vzdušný.

60. Izochorický proces.

Proces, pri ktorom sa stav plynu mení, pričom jeho objem zostáva nezmenený, sa nazýva izochorický. Z Mendelejevovej-Clapeyronovej rovnice vyplýva, že pre plyn, ktorý má konštantný objem, musí byť konštantný aj pomer jeho tlaku k teplote:

Nájdite príklady!

61. Odparovanie a kondenzácia.

Para je plyn vytvorený z molekúl, ktoré majú dostatočnú kinetickú energiu na to, aby opustili kvapalinu.

Sme zvyknutí, že voda a jej para môžu prechádzať jedna do druhej. Kaluže na chodníku po daždi vysychajú a vodná para vo vzduchu sa ráno často mení na drobné kvapôčky hmly. Všetky kvapaliny majú schopnosť premeniť sa na paru - prejsť do plynného stavu. Proces premeny kvapaliny na paru sa nazýva vyparovanie. Vznik kvapaliny z jej pár sa nazýva kondenzácia.

Molekulárna kinetická teória vysvetľuje proces odparovania nasledovne. Je známe (pozri § 21), že medzi molekulami kvapaliny pôsobí príťažlivá sila, ktorá im nedovolí vzdialiť sa od seba a priemerná kinetická energia molekúl kvapaliny nestačí na prekonanie súdržnosti. sily medzi nimi. V každom danom okamihu však majú rôzne molekuly kvapaliny rôzne kinetické energie a energia niektorých molekúl môže byť niekoľkonásobne vyššia ako jej priemerná hodnota. Tieto vysokoenergetické molekuly majú oveľa vyššiu rýchlosť pohybu a preto dokážu prekonať príťažlivé sily susedných molekúl a vyletieť z kvapaliny, čím sa nad jej povrchom vytvorí para (pozri obr. 26a).

Molekuly, ktoré tvoria paru, ktorá opustila kvapalinu, sa pohybujú náhodne, pričom sa navzájom zrážajú rovnakým spôsobom ako molekuly plynu počas tepelného pohybu. V tomto prípade môže chaotický pohyb niektorých molekúl pary dostať tak ďaleko od povrchu kvapaliny, že sa tam už nikdy nevrátia. Prispieva k tomu samozrejme aj vietor. Naopak, náhodný pohyb iných molekúl ich môže vrátiť späť do kvapaliny, čo vysvetľuje proces kondenzácie pár.

Z kvapaliny môžu vyletieť iba molekuly s kinetickou energiou oveľa vyššou ako je priemer, čo znamená, že pri vyparovaní sa priemerná energia zvyšných molekúl kvapaliny znižuje. A keďže priemerná kinetická energia molekúl kvapaliny, ako je energia plynu (pozri 23.6), je úmerná teplote, teplota kvapaliny počas vyparovania klesá. Preto vychladneme, akonáhle opustíme vodu, pokrytú tenkým filmom tekutiny, ktorá sa okamžite začne odparovať a ochladzovať.

62. Sýta para. Tlak nasýtenej pary.

Čo sa stane, ak sa nádoba s určitým objemom kvapaliny uzavrie vekom (obr. 26b)? Každú sekundu najrýchlejšie molekuly stále opustia povrch kvapaliny, jej hmotnosť sa zníži a koncentrácia molekúl pary sa zvýši. Zároveň sa časť molekúl pary vráti späť do kvapaliny z pary a čím väčšia je koncentrácia pary, tým intenzívnejší bude tento kondenzačný proces. Nakoniec koncentrácia pár nad kvapalinou bude taká vysoká, že počet molekúl vracajúcich sa do kvapaliny za jednotku času sa bude rovnať počtu molekúl, ktoré ju opúšťajú. Tento stav sa nazýva dynamická rovnováha a zodpovedajúca para sa nazýva nasýtená para. Koncentrácia molekúl pary nad kvapalinou nemôže byť väčšia ako ich koncentrácia v nasýtenej pare. Ak je koncentrácia molekúl pary nižšia ako koncentrácia nasýtenej pary, potom sa takáto para nazýva nenasýtená.

Pohybujúce sa molekuly pary vytvárajú tlak, ktorého hodnota je rovnako ako u plynu úmerná súčinu koncentrácie týchto molekúl a teploty. Preto pri danej teplote platí, že čím vyššia je koncentrácia pary, tým väčší tlak vyvíja. Tlak nasýtených pár závisí od typu kvapaliny a teploty. Čím ťažšie je roztrhnúť molekuly kvapaliny, tým nižší bude tlak jej nasýtených pár. Tlak nasýtenej pary vody pri teplote 20 ° C je teda asi 2 kPa a tlak nasýtenej pary ortuti pri 20 ° C je iba 0,2 Pa.

Život človeka, zvierat a rastlín závisí od koncentrácie vodnej pary (vlhkosti) atmosféry, ktorá sa značne líši v závislosti od miesta a ročného obdobia. Vodná para okolo nás je spravidla nenasýtená. Relatívna vlhkosť je pomer tlaku vodnej pary k tlaku nasýtenej pary pri rovnakej teplote, vyjadrený v percentách. Jedným z prístrojov na meranie vlhkosti vzduchu je psychrometer, pozostávajúci z dvoch rovnakých teplomerov, z ktorých jeden je obalený vlhkou handričkou.

63. Závislosť tlaku nasýtenej pary od teploty.

Para je plyn tvorený odparenými molekulami kvapaliny, a preto pre ňu platí rovnica (23.7), ktorá dáva do vzťahu tlak pary p, koncentráciu molekúl v nej n a absolútnu teplotu T:

Z (27.1) vyplýva, že tlak nasýtených pár musí rásť lineárne so zvyšujúcou sa teplotou, ako je to v prípade ideálnych plynov v izochorických procesoch (pozri § 25). Merania však ukázali, že tlak nasýtených pár rastie s teplotou oveľa rýchlejšie ako tlak ideálneho plynu (pozri obr. 27a). Je to spôsobené tým, že so zvyšujúcou sa teplotou, a teda aj priemernou kinetickou energiou, ju opúšťa stále viac molekúl kvapaliny, čím sa zvyšuje koncentrácia n pary nad ňou. A odvtedy podľa (27.1) je tlak úmerný n, potom tento nárast koncentrácie pár vysvetľuje rýchlejší nárast tlaku nasýtených pár s teplotou v porovnaní s ideálnym plynom. Nárast tlaku nasýtených pár s teplotou vysvetľuje známy fakt – pri zahrievaní sa kvapaliny rýchlejšie odparujú. Všimnite si, že akonáhle zvýšenie teploty vedie k úplnému odpareniu kvapaliny, para sa stane nenasýtenou.

Keď sa kvapalina v každej z bublín zahreje, proces vyparovania sa urýchli a tlak nasýtených pár sa zvýši. Bubliny sa roztiahnu a pôsobením Archimedovho vztlaku sa odtrhnú od dna, vznášajú sa a prasknú na hladine. V tomto prípade je para, ktorá naplnila bubliny, odnesená do atmosféry.

Čím nižší je atmosférický tlak, tým nižšia je teplota, pri ktorej táto kvapalina vrie (pozri obr. 27c). Takže na vrchole hory Elbrus, kde je tlak vzduchu polovičný, obyčajná voda vrie nie pri 100 o C, ale pri 82 o C. Naopak, ak je potrebné zvýšiť bod varu kvapaliny, potom zahrieva sa pri zvýšenom tlaku. To je napríklad základ pre prácu tlakových hrncov, kde sa potraviny obsahujúce vodu môžu variť pri teplote vyššej ako 100 °C bez varu.

64. Var.

Var je intenzívny proces vyparovania, ktorý prebieha v celom objeme kvapaliny a na jej povrchu. Kvapalina začne vrieť, keď sa tlak nasýtených pár priblíži tlaku vo vnútri kvapaliny.

Var je tvorba veľkého počtu bublín pary, ktoré vyskočia a prasknú na povrchu kvapaliny, keď sa zahrieva. V skutočnosti sú tieto bubliny vždy prítomné v kvapaline, ale ich veľkosť rastie a sú viditeľné až pri varení. Jedným z dôvodov, prečo tekutiny vždy obsahujú mikrobubliny, je nasledujúci. Kvapalina, keď sa naleje do nádoby, odtiaľ vytlačí vzduch, ale nedokáže to úplne a jej malé bublinky zostávajú v mikrotrhlinách a nepravidelnostiach na vnútornom povrchu nádoby. Okrem toho kvapaliny zvyčajne obsahujú mikrobubliny pár a vzduchu, ktoré priľnú k najmenším časticiam prachu.

Keď sa kvapalina v každej z bublín zahreje, proces vyparovania sa urýchli a tlak nasýtených pár sa zvýši. Bubliny sa roztiahnu a pôsobením Archimedovho vztlaku sa odtrhnú od dna, vznášajú sa a prasknú na hladine. V tomto prípade je para, ktorá naplnila bubliny, odnesená do atmosféry. Preto sa var nazýva vyparovanie, ku ktorému dochádza v celom objeme kvapaliny. Var začína pri teplote, keď majú bubliny plynu možnosť expandovať, a to nastáva, ak tlak nasýtených pár prekročí atmosférický tlak. Bod varu je teda teplota, pri ktorej sa tlak nasýtených pár danej kvapaliny rovná atmosférickému tlaku. Kým kvapalina vrie, jej teplota zostáva konštantná.

Proces varu je nemožný bez účasti Archimedovskej vztlakovej sily. Preto na vesmírnych staniciach v podmienkach beztiaže nedochádza k varu a ohrev vody vedie len k zväčšeniu veľkosti bublín pary a ich spájaniu do jednej veľkej bubliny pary vo vnútri nádoby s vodou.

65. Kritická teplota.

Existuje aj niečo ako kritická teplota, ak má plyn teplotu nad kritickou teplotou (individuálna pre každý plyn, napríklad pre oxid uhličitý asi 304 K), potom sa už nemôže zmeniť na kvapalinu, bez ohľadu na to, aký tlak je naň vyvíjaný. Tento jav nastáva v dôsledku skutočnosti, že pri kritickej teplote sú sily povrchového napätia kvapaliny rovné nule.

Tabuľka 23. Kritická teplota a kritický tlak niektorých látok

Čo naznačuje existencia kritickej teploty? Čo sa deje pri ešte vyšších teplotách?

Skúsenosti ukazujú, že pri teplotách vyšších ako kritických môže látka existovať iba v plynnom stave.

Na existenciu kritickej teploty prvýkrát poukázal v roku 1860 Dmitri Ivanovič Mendelejev.

Po objavení kritickej teploty sa ukázalo, prečo dlho nebolo možné premeniť plyny ako kyslík či vodík na kvapalinu. Ich kritická teplota je veľmi nízka (tabuľka 23). Aby sa tieto plyny zmenili na kvapalinu, musia sa ochladiť pod kritickú teplotu. Bez toho sú všetky pokusy o ich skvapalnenie odsúdené na neúspech.

66. Čiastočný tlak. relatívna vlhkosť. 67. Prístroje na meranie relatívnej vlhkosti vzduchu.

Život človeka, zvierat a rastlín závisí od koncentrácie vodnej pary (vlhkosti) atmosféry, ktorá sa značne líši v závislosti od miesta a ročného obdobia. Vodná para okolo nás je spravidla nenasýtená. Relatívna vlhkosť je pomer tlaku vodnej pary k tlaku nasýtenej pary pri rovnakej teplote, vyjadrený v percentách. Jedným z prístrojov na meranie vlhkosti vzduchu je psychrometer, pozostávajúci z dvoch rovnakých teplomerov, z ktorých jeden je zabalený do vlhkej handričky.Pri vlhkosti vzduchu nižšej ako 100% sa voda z handričky vyparí a teplomer B bude cool, ukazuje nižšiu teplotu ako A. A čím nižšia je vlhkosť vzduchu, tým väčší je rozdiel Dt medzi údajmi teplomerov A a B. Pomocou špeciálnej psychrometrickej tabuľky možno tento teplotný rozdiel použiť na určenie vlhkosti vzduchu.

Parciálny tlak je tlak určitého plynu, ktorý je súčasťou plynnej zmesi, ktorý by tento plyn vyvíjal na steny nádoby, ktorá ho obsahuje, ak by sám zaberal celý objem zmesi pri teplote zmesi.

Parciálny tlak sa nemeria priamo, ale odhaduje sa z celkového tlaku a zloženia zmesi.

Plyny rozpustené vo vode alebo telesných tkanivách tiež vyvíjajú tlak, pretože molekuly rozpusteného plynu sú v náhodnom pohybe a majú kinetickú energiu. Ak plyn rozpustený v kvapaline narazí na povrch, ako je bunková membrána, vyvíja parciálny tlak rovnakým spôsobom ako plyn v zmesi plynov.

P. D. nemožno merať priamo, vypočítava sa na základe celkového tlaku a zloženia zmesi.

Faktory určujúce hodnotu parciálneho tlaku plynu rozpusteného v kvapaline. Parciálny tlak plynu v roztoku je určený nielen jeho koncentráciou, ale aj koeficientom rozpustnosti, t.j. niektoré typy molekúl, ako je oxid uhličitý, sú fyzikálne alebo chemicky naviazané na molekuly vody, zatiaľ čo iné sú odpudzované. Tento vzťah sa nazýva Henryho zákon a je vyjadrený nasledujúcim vzorcom: Parciálny tlak = koncentrácia rozpusteného plynu / koeficient rozpustnosti.

68. Povrchové napätie.

Najzaujímavejšou vlastnosťou kvapalín je prítomnosť voľného povrchu. Kvapalina, na rozdiel od plynov, nevyplní celý objem nádoby, do ktorej sa naleje. Medzi kvapalinou a plynom (alebo parou) sa vytvorí rozhranie, ktoré je v porovnaní so zvyškom hmoty kvapaliny v špeciálnych podmienkach. Molekuly v hraničnej vrstve kvapaliny, na rozdiel od molekúl v jej hĺbke, nie sú zo všetkých strán obklopené inými molekulami tej istej kvapaliny. Sily medzimolekulovej interakcie pôsobiace na jednu z molekúl vnútri kvapaliny od susedných molekúl sú v priemere vzájomne kompenzované. Každá molekula v hraničnej vrstve je priťahovaná molekulami vo vnútri kvapaliny (sily pôsobiace na danú molekulu kvapaliny z molekúl plynu (alebo pary) možno zanedbať). V dôsledku toho sa objaví určitá výsledná sila nasmerovaná hlboko do kvapaliny. Povrchové molekuly sú vťahované do kvapaliny silami medzimolekulovej príťažlivosti. Ale všetky molekuly, vrátane molekúl hraničnej vrstvy, musia byť v rovnovážnom stave. Táto rovnováha sa dosiahne v dôsledku určitého zmenšenia vzdialenosti medzi molekulami povrchovej vrstvy a ich najbližšími susedmi vo vnútri kvapaliny. Ako je možné vidieť na obr. 3.1.2, keď sa vzdialenosť medzi molekulami zmenšuje, vznikajú odpudivé sily. Ak sa priemerná vzdialenosť medzi molekulami vo vnútri kvapaliny rovná r0, potom sú molekuly povrchovej vrstvy zbalené o niečo hustejšie, a preto majú dodatočnú rezervu potenciálnej energie v porovnaní s vnútornými molekulami (pozri obr. 3.1.2). . Je potrebné mať na pamäti, že vďaka extrémne nízkej stlačiteľnosti nevedie prítomnosť hustejšej povrchovej vrstvy k žiadnej výraznej zmene objemu kvapaliny. Ak sa molekula presunie z povrchu do kvapaliny, sily medzimolekulovej interakcie vykonajú pozitívnu prácu. Naopak, aby bolo možné vytiahnuť určitý počet molekúl z hĺbky kvapaliny na povrch (t.j. zväčšiť povrch kvapaliny), vonkajšie sily musia vykonať pozitívnu prácu ΔAext, úmernú zmene ΔS plochy povrchu: ΔAext = σΔS.

Koeficient σ sa nazýva koeficient povrchového napätia (σ > 0). Koeficient povrchového napätia sa teda rovná práci potrebnej na zväčšenie plochy povrchu kvapaliny pri konštantnej teplote o jednu jednotku.

V SI sa koeficient povrchového napätia meria v jouloch na meter štvorcový (J/m2) alebo v newtonoch na meter (1 N/m = 1 J/m2).

Z mechaniky je známe, že rovnovážne stavy systému zodpovedajú minimálnej hodnote jeho potenciálnej energie. Z toho vyplýva, že voľný povrch kvapaliny má tendenciu zmenšovať svoju plochu. Z tohto dôvodu voľná kvapka kvapaliny nadobúda sférický tvar. Kvapalina sa správa tak, ako keby sily pôsobili tangenciálne k jej povrchu, čím sa tento povrch zmenšuje (sťahuje). Tieto sily sa nazývajú sily povrchového napätia.

Prítomnosť síl povrchového napätia spôsobuje, že povrch kvapaliny vyzerá ako elastická natiahnutá fólia, len s tým rozdielom, že elastické sily vo fólii závisia od jej povrchovej plochy (t. j. od toho, ako je fólia deformovaná) a sily povrchového napätia áno. nezávisí od povrchovej plochy kvapalín.

Niektoré kvapaliny, ako napríklad mydlová voda, majú schopnosť vytvárať tenké filmy. Všetky známe mydlové bubliny majú správny guľovitý tvar – tým sa prejavuje aj pôsobenie síl povrchového napätia. Ak sa do mydlového roztoku spustí drôtený rám, ktorého jedna zo strán je pohyblivá, potom bude celý pokrytý filmom kvapaliny.

69. Zmáčanie.

Každý vie, že ak položíte kvapku tekutiny na rovný povrch, buď sa po ňom roztečie, alebo získa zaoblený tvar. Navyše veľkosť a konvexnosť (hodnota tzv. kontaktného uhla) prisadnutej kvapky je určená tým, ako dobre zmáča daný povrch. Fenomén zvlhčovania možno vysvetliť nasledovne. Ak sú molekuly kvapaliny navzájom priťahované silnejšie ako molekuly pevného telesa, kvapalina má tendenciu zhromažďovať sa do kvapôčky.

Ostrý kontaktný uhol sa vyskytuje na vlhkom (lyofilnom) povrchu, zatiaľ čo tupý sa vyskytuje na nezmáčateľnom (lyofóbnom) povrchu.

Takto sa správa ortuť na skle, voda na parafíne alebo na „mastnom“ povrchu. Ak sa naopak molekuly kvapaliny k sebe priťahujú slabšie ako molekuly pevného telesa, kvapalina sa „pritlačí“ k povrchu a rozprestrie sa po ňom. Stáva sa to kvapkou ortuti na zinkovej platni alebo kvapkou vody na čistom skle. V prvom prípade sa hovorí, že kvapalina nezmáča povrch (kontaktný uhol je väčší ako 90°) a v druhom prípade ho zmáča (kontaktný uhol je menší ako 90°).

Je to vodoodpudivý lubrikant, ktorý pomáha mnohým zvieratám uniknúť z nadmerného zvlhčovania. Napríklad štúdie morských živočíchov a vtákov – kožušinových tuleňov, tuleňov, tučniakov, lykožrútov – ukázali, že ich páperové chlpy a perie majú hydrofóbne vlastnosti, zatiaľ čo ochranné chlpy zvierat a horná časť obrysového peria vtákov sú dobre navlhčené. s vodou. Tým sa medzi telom zvieraťa a vodou vytvorí vzduchová vrstva, ktorá sa významne podieľa na termoregulácii a tepelnej izolácii.

Ale mazanie nie je všetko. Na fenoméne zmáčania sa významne podieľa aj štruktúra povrchu. Drsný, hrboľatý alebo pórovitý terén môže zlepšiť zmáčanie. Spomeňme si napríklad na špongie a froté uteráky, ktoré dokonale absorbujú vodu. Ak sa však povrch spočiatku „bojí“ vody, rozvinutý reliéf situáciu len zhorší: kvapôčky vody sa budú zhromažďovať na rímsach a kotúľať sa.

70. Kapilárne javy.

Kapilárne javy sa nazývajú stúpanie alebo klesanie kvapaliny v rúrkach malého priemeru - kapiláry. Zmáčavé kvapaliny stúpajú cez kapiláry, nezmáčavé kvapaliny klesajú.

Na obr. 3.5.6 znázorňuje kapiláru s polomerom r, spustenú spodným koncom do zmáčacej kvapaliny s hustotou ρ. Horný koniec kapiláry je otvorený. Stúpanie kvapaliny v kapiláre pokračuje, kým sa gravitačná sila pôsobiaca na stĺpec kvapaliny v kapiláre nerovná modulu výslednej Fn síl povrchového napätia pôsobiacich pozdĺž hranice kontaktu medzi kvapalinou a povrchom kapiláry: Ft = Fn, kde Ft = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

To znamená:

Obrázok 3.5.6.

Stúpanie zmáčacej kvapaliny v kapiláre.

Pri úplnom zvlhčení θ = 0, cos θ = 1. V tomto prípade

Pri úplnom nezmáčaní je θ = 180°, cos θ = –1, a teda h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Voda takmer úplne zmáča čistý sklenený povrch. Naopak, ortuť nezmáča povrch skla úplne. Preto hladina ortuti v sklenenej kapiláre klesne pod hladinu v nádobe.

71. Kryštalické telieska a ich vlastnosti.

Na rozdiel od kvapalín si pevné teleso zachováva nielen svoj objem, ale aj tvar a má značnú pevnosť.

Rôzne pevné látky, s ktorými sa stretávame, možno rozdeliť do dvoch skupín, ktoré sa výrazne líšia svojimi vlastnosťami: kryštalické a amorfné.

Základné vlastnosti kryštalických telies

1. Kryštalické telesá majú určitú teplotu topenia ttavenie, ktorá sa pri tavení pri konštantnom tlaku nemení (obr. 1, krivka 1).

2. Kryštalické telesá sú charakterizované prítomnosťou priestorovej kryštálovej mriežky, čo je usporiadané usporiadanie molekúl, atómov alebo iónov, ktoré sa opakuje v celom objeme telesa (rád s dlhým dosahom). Pre každú kryštálovú mriežku je charakteristická existencia takého prvku jej štruktúry, ktorej opakovaným opakovaním v priestore možno získať celý kryštál. Toto je jediný kryštál. Polykryštál pozostáva z mnohých veľmi malých, prerastených monokryštálov, ktoré sú náhodne orientované v priestore.

Pohyb. Teplo Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Priamočiary pohyb s konštantným zrýchlením

K takémuto pohybu dochádza podľa Newtonovho zákona, keď na telo celkovo pôsobí konštantná sila, ktorá telo poháňa alebo spomaľuje.

Aj keď to nie je úplne presné, takéto stavy sa vyskytujú pomerne často: auto pohybujúce sa s vypnutým motorom je brzdené pôsobením približne konštantnej trecej sily, ťažký predmet padá z výšky pôsobením konštantnej gravitačnej sily.

Keď poznáme veľkosť výslednej sily, ako aj hmotnosť telesa, zistíme podľa vzorca a = F/m množstvo zrýchlenia. Pretože

Kde t- cestovný čas v- konečná a v 0 je počiatočná rýchlosť, potom pomocou tohto vzorca je možné odpovedať na množstvo otázok takéhoto charakteru, napríklad: po akom čase vlak zastaví, ak brzdná sila, hmotnosť vlaku a počiatočná rýchlosť je známa? Na akú rýchlosť auto zrýchli, ak je známa sila motora, odporová sila, hmotnosť auta a čas zrýchlenia?

Často nás zaujíma dĺžka dráhy, ktorú telo prejde rovnomerne zrýchleným pohybom. Ak je pohyb rovnomerný, prejdená vzdialenosť sa zistí vynásobením rýchlosti pohybu časom pohybu. Ak je pohyb rovnomerne zrýchlený, potom sa prejdená vzdialenosť vypočíta tak, ako keby sa telo pohybovalo súčasne t rovnomerne s rýchlosťou rovnajúcou sa polovici súčtu počiatočnej a konečnej rýchlosti:

Takže pri rovnomerne zrýchlenom (alebo spomalenom) pohybe sa dráha, ktorú telo prejde, rovná súčinu polovice súčtu počiatočnej a konečnej rýchlosti a času pohybu. Rovnakú vzdialenosť by prešla za rovnaký čas rovnomerným pohybom rýchlosťou (1/2)( v 0 + v). V tomto zmysle asi (1/2)( v 0 + v) môžeme povedať, že ide o priemernú rýchlosť rovnomerne zrýchleného pohybu.

Je užitočné zostaviť vzorec, ktorý by ukázal závislosť prejdenej vzdialenosti od zrýchlenia. Nahrádzanie v = v 0 + pri v poslednom vzorci nájdeme:

alebo ak k pohybu dôjde bez počiatočnej rýchlosti,

Ak telo za jednu sekundu prejde 5 m, potom za dve sekundy prejde (4? 5) m, za tri sekundy - (9? 5) m atď. Prejdená vzdialenosť sa zvyšuje s druhou mocninou času.

Podľa tohto zákona padá ťažké telo z výšky. Zrýchlenie voľného pádu je g a vzorec vyzerá takto:

Ak t nahradiť v priebehu niekoľkých sekúnd.

Ak by teleso dokázalo padať bez zásahu nejakých 100 sekúnd, tak by od začiatku pádu prekonalo obrovskú vzdialenosť – asi 50 km. V tomto prípade sa za prvých 10 sekúnd prejde len (1/2) km – to znamená zrýchlený pohyb.

Akú rýchlosť však vyvinie telo pri páde z danej výšky? Na zodpovedanie tejto otázky potrebujeme vzorce, ktoré spájajú prejdenú vzdialenosť so zrýchlením a rýchlosťou. Nahrádzanie v S = (1/2)(v 0 + v)t hodnota času cesty t = (v ? v 0)/a, dostaneme:

alebo ak je počiatočná rýchlosť nula,

Desať metrov je výška malého dvoj- alebo trojposchodového domu. Prečo je nebezpečné skočiť na Zem zo strechy takéhoto domu? Jednoduchý výpočet ukazuje, že rýchlosť voľného pádu dosiahne hodnotu v= sqrt(2 9,8 10) m/s = 14 m/s? 50 km/h, ale to je mestská rýchlosť auta.

Odpor vzduchu túto rýchlosť veľmi nezníži.

Vzorce, ktoré sme odvodili, sa používajú na rôzne výpočty. Aplikujme ich, aby sme videli, ako dochádza k pohybu na Mesiaci.

Wellsov román Prví muži na Mesiaci rozpráva o prekvapeniach, ktoré zažili cestovatelia na svojich fantastických prechádzkach. Na Mesiaci je gravitačné zrýchlenie asi 6-krát menšie ako na Zemi. Ak na Zemi padajúce teleso prejde 5 m za prvú sekundu, potom na Mesiaci „spláva“ iba 80 cm (zrýchlenie je približne 1,6 m / s 2).

Vysoký skok hčas trvá t= sqrt(2 h/g). Keďže mesačné zrýchlenie je 6-krát menšie ako pozemské, na Mesiaci budete potrebovať na skok sqrt(6)? 2,45-krát viac času. Koľkokrát sa zníži konečná rýchlosť skoku ( v= sqrt(2 gh))?

Na Mesiaci môžete bezpečne skočiť zo strechy trojposchodovej budovy. Výška skoku s rovnakou počiatočnou rýchlosťou sa zväčší šesťkrát (vzorec h = v 2 /(2g)). Skok, ktorý prekoná svetový rekord, bude v moci dieťaťa.

Z knihy Fyzika: Paradoxná mechanika v otázkach a odpovediach autora Gulia Nurbey Vladimirovič

4. Pohyb a sila

Z knihy Najnovšia kniha faktov. Zväzok 3 [Fyzika, chémia a technika. História a archeológia. Zmiešaný] autora Kondrashov Anatolij Pavlovič

Z knihy Teória vesmíru autor Eternus

Z knihy Zaujímavosti o astronómii autora Tomilin Anatolij Nikolajevič

9. Pohyb Mesiaca Mesiac obieha okolo Zeme s periódou 27 dní 7 hodín 43 minút a 11,5 sekundy. Toto obdobie sa nazýva hviezdny alebo hviezdny mesiac. Mesiac sa otáča okolo vlastnej osi s presne rovnakou periódou. Preto je jasné, že nás neustále oslovujú

Z knihy Evolúcia fyziky autora Einstein Albert

Éter a pohyb Galileov princíp relativity platí pre mechanické javy. Vo všetkých inerciálnych sústavách, ktoré sa navzájom pohybujú, platia rovnaké zákony mechaniky. Platí táto zásada aj pre nemechanické javy, najmä tie pre

Z knihy Fyzika na každom kroku autora Perelman Jakov Isidorovič

Pohyb v kruhu Otvorte dáždnik, položte ho koncom na podlahu, roztočte ho a vhoďte doň guľu, pokrčený papier, vreckovku - vo všeobecnosti niečo ľahké a nie krehké. Stane sa vám niečo nečakané. Zdá sa, že dáždnik nechce prijať dar: loptu alebo papierovú guľu

Z knihy Pohyb. Teplo autora Kitaygorodsky Alexander Isaakovič

Pohyb vo vzťahu k zákonu zotrvačnosti nás vedie k záveru o mnohosti inerciálnych sústav. Nie jedna, ale mnohé vzťažné sústavy vylučujú „bezpríčinné“ pohyby. Ak sa nájde jeden takýto systém, okamžite sa nájde ďalší, ktorý sa posunie vpred (bez

Z knihy Systémy sveta (od staroveku po Newtona) autora Gurev Grigorij Abramovič

Pohyb po kružnici Ak sa bod pohybuje po kružnici, pohyb sa zrýchľuje, už len preto, že rýchlosť v každom okamihu mení svoj smer. Vo veľkosti môže rýchlosť zostať nezmenená a my sa zameriame práve na ňu

Z knihy 1. Moderná veda o prírode, zákony mechaniky autora Feynman Richard Phillips

Prúdový pohon Človek sa pohybuje tlačením od zeme; čln pláva, pretože veslári odtláčajú vodu veslami; loď je tiež odpudzovaná z vody, ale nie veslami, ale vrtuľami. Tiež vlak jazdiaci po koľajniciach a auto sú odrazené od zeme, -

Z knihy Faraday. Elektromagnetická indukcia [Veda vysokého napätia] autora Castillo Sergio Rarra

VI. Pohyb tuhých telies Moment sily Skúste ručne roztočiť ťažký zotrvačník. Potiahnite ihlu. Bude to pre vás ťažké, ak si chytíte ruku príliš blízko osi. Posuňte ruku k okraju a všetko pôjde ľahšie. Čo sa zmenilo? Predsa len sila v oboch prípadoch

Z knihy autora

Ako vyzerá tepelný pohyb Interakcia medzi molekulami môže mať väčší alebo menší význam v „živote“ molekúl. Tri skupenstva hmoty – plynné, kvapalné a tuhé – sa navzájom líšia úlohou, ktorú v nich zohráva interakcia

Z knihy autora

UVEĎTE ELEKTRINU DO POHYBU Faraday si všimol jeden malý detail v Oerstedových experimentoch, ktorý sa zdal kľúčom k pochopeniu problému: Uhádol, že magnetizmus elektrického prúdu vždy vychyľuje strelku kompasu jedným smerom. Napríklad ak

Ciele lekcie:

Vzdelávacie:

vyvíja sa:

Vos výživný

Typ lekcie : Kombinovaná hodina.

Zobraziť obsah dokumentu
Téma lekcie: „Zrýchlenie. Priamočiary pohyb s konštantným zrýchlením.

Pripravila - učiteľka fyziky MBOU "Stredná škola č. 4" Pogrebnyak Marina Nikolaevna

Trieda -11

Lekcia 5/4 Téma lekcie: „Zrýchlenie. Priamočiary pohyb s konštantným zrýchlením».

Ciele lekcie:

Vzdelávacie: Oboznámiť žiakov s charakteristickými znakmi priamočiareho rovnomerne zrýchleného pohybu. Uveďte pojem zrýchlenie ako hlavnú fyzikálnu veličinu charakterizujúcu nerovnomerný pohyb. Zadajte vzorec na určenie okamžitej rýchlosti telesa v ľubovoľnom čase, vypočítajte okamžitú rýchlosť telesa v ľubovoľnom čase,

zlepšiť schopnosť študentov riešiť problémy analytickým a grafickým spôsobom.

vyvíja sa: rozvoj teoretického, tvorivého myslenia medzi školákmi, formovanie operačného myslenia zameraného na výber optimálnych riešení

Vosvýživný : pestovať uvedomelý postoj k učeniu a záujem o štúdium fyziky.

Typ lekcie : Kombinovaná hodina.

Ukážky:

1. Rovnomerne zrýchlený pohyb gule po naklonenej rovine.

2. Multimediálna aplikácia „Základy kinematiky“: fragment „Rovnomerne zrýchlený pohyb“.

Pokrok.

1. Organizačný moment.

2. Kontrola vedomostí: Samostatná práca ("Pohyb." "Grafy priamočiareho rovnomerného pohybu") - 12 min.

3. Učenie sa nového materiálu.

Plán na prezentáciu nového materiálu:

1. Okamžitá rýchlosť.

2. Zrýchlenie.

3. Rýchlosť v priamočiarom rovnomerne zrýchlenom pohybe.

1. Okamžitá rýchlosť. Ak sa rýchlosť tela mení s časom, na opísanie pohybu potrebujete vedieť, aká je rýchlosť tela v danom čase (alebo v danom bode trajektórie). Táto rýchlosť sa nazýva okamžitá rýchlosť.

Môžete tiež povedať, že okamžitá rýchlosť je priemerná rýchlosť za veľmi malý časový interval. Pri jazde premenlivou rýchlosťou sa priemerná rýchlosť nameraná v rôznych časových intervaloch bude líšiť.

Ak sa však pri meraní priemernej rýchlosti berú čoraz menšie časové intervaly, bude mať hodnota priemernej rýchlosti tendenciu k nejakej konkrétnej hodnote. Ide o okamžitú rýchlosť v danom čase. V budúcnosti, keď hovoríme o rýchlosti telesa, budeme mať na mysli jeho okamžitú rýchlosť.

2. Zrýchlenie. Pri nerovnomernom pohybe je okamžitá rýchlosť tela premenlivá; je rôzny v module a (alebo) v smere v rôznych časových momentoch a v rôznych bodoch trajektórie. Všetky rýchlomery áut a motocyklov nám ukazujú iba modul okamžitej rýchlosti.

Ak sa okamžitá rýchlosť nerovnomerného pohybu mení v rovnakých časových intervaloch nerovnomerne, potom je veľmi ťažké ju vypočítať.

Takéto zložité nerovnomerné pohyby sa v škole neštudujú. Preto budeme uvažovať len o najjednoduchšom nerovnomernom pohybe – rovnomerne zrýchlenom priamočiarom pohybe.

Priamočiary pohyb, pri ktorom sa okamžitá rýchlosť mení rovnakým spôsobom v ľubovoľných rovnakých časových intervaloch, sa nazýva rovnomerne zrýchlený priamočiary pohyb.

Ak sa rýchlosť telesa mení pri jeho pohybe, vzniká otázka: aká je „miera zmeny rýchlosti“? Táto veličina, nazývaná zrýchlenie, hrá najdôležitejšiu úlohu v celej mechanike: čoskoro uvidíme, že zrýchlenie telesa je určené silami pôsobiacimi na toto teleso.

Zrýchlenie je pomer zmeny rýchlosti telesa k časovému intervalu, počas ktorého k tejto zmene došlo.

Jednotka zrýchlenia v SI: m/s 2 .

Ak sa teleso pohybuje v jednom smere so zrýchlením 1 m/s 2, jeho rýchlosť sa mení každú sekundu o 1 m/s.

Pojem „zrýchlenie“ sa vo fyzike používa, keď ide o akúkoľvek zmenu rýchlosti, vrátane prípadov, keď sa modul rýchlosti zníži alebo keď modul rýchlosti zostane nezmenený a rýchlosť sa zmení iba v smere.

3. Rýchlosť v priamočiarom rovnomerne zrýchlenom pohybe.

Z definície zrýchlenia vyplýva, že v = v 0 + at.

Ak nasmerujeme os x pozdĺž priamky, po ktorej sa telo pohybuje, potom v projekciách na os x dostaneme v x \u003d v 0 x + a x t.

Pri priamočiarom rovnomerne zrýchlenom pohybe teda projekcia rýchlosti lineárne závisí od času. To znamená, že graf v x (t) je priamka.

Vzorec pohybu:

Graf zrýchlenia rýchlosti auta:

Graf spomalenia rýchlosti auta

4. Konsolidácia nového materiálu.

Aká je okamžitá rýchlosť kameňa hodeného zvisle nahor na vrchole trajektórie?

O akej rýchlosti - priemernej alebo okamžitej - hovoríme v nasledujúcich prípadoch:

a) vlak išiel medzi stanicami rýchlosťou 70 km/h;

b) rýchlosť kladiva pri náraze je 5 m/s;

c) rýchlomer na elektrickom rušni ukazuje 60 km/h;

d) guľka vyletí z pušky rýchlosťou 600 m/s.

ÚLOHY RIEŠENÉ NA HODINE

Os OX smeruje pozdĺž trajektórie priamočiareho pohybu tela. Čo môžete povedať o pohybe, v ktorom: a) v x 0, a x 0; b) v x 0, a x v x x 0;

d) v x x v x x = 0?

1. Hokejista zľahka trafil puk hokejkou, čím mu udelil rýchlosť 2 m/s. Aká bude rýchlosť puku 4 s po dopade, ak sa v dôsledku trenia o ľad bude pohybovať so zrýchlením 0,25 m/s 2?

2. Vlak 10 sekúnd po začiatku pohybu nadobudne rýchlosť 0,6 m/s. Ako dlho bude trvať, kým rýchlosť vlaku dosiahne 3 m/s?

5.DOMÁCE ÚLOHY: §5,6, napr. 5 č. 2, býv. 6 #2.

Rovnomerne zrýchlený je pohyb s konštantným zrýchlením. Najjednoduchším príkladom takéhoto pohybu je voľný pád telies, ktorý študoval Galileo Galilei. V tomto prípade rýchlosť pohybu nezostáva konštantná: vo všeobecnosti sa mení v absolútnej hodnote aj v smere. Popis tohto pohybu je oveľa komplikovanejší ako pri rovnomernom priamočiarom pohybe. Akcie s číslami sú tu nahradené akciami s vektormi, pretože vektory obsahujú informácie o smeroch veličín, ktoré charakterizujú pohyb (o rýchlosti, zrýchleniach, posunoch).
Zrýchlenie počas rovnomerne zrýchlených pohybov ukazuje, ako veľmi sa mení rýchlosť tela za každú sekundu pohybu:

Kde V 0 je počiatočná rýchlosť telesa a V je rýchlosť toho istého telesa po určitom čase t.
Zrýchlenie ukazuje zmenu rýchlosti za jednotku času.
Z definície zrýchlenia vyplýva, že okamžitá rýchlosť telesa pri rovnomerne zrýchlenom pohybe sa v čase mení podľa lineárneho zákona:

(2)

Tento vzorec vám umožňuje vypočítať jeho rýchlosť kedykoľvek t z počiatočnej rýchlosti a zrýchlenia tela. Medzitým je hlavnou úlohou mechaniky určiť, kde bude telo po určitom čase. Aby ste to vyriešili, musíte poznať pohyb, ktorý telo počas tejto doby robí. Výtlak možno zistiť vynásobením priemernej rýchlosti časom cesty:

s=v cp t

Pri rovnomerne zrýchlenom pohybe sa priemerná rýchlosť rovná polovici súčtu počiatočnej a konečnej rýchlosti pohybu:

Preto:

Nahradením výrazov (2) tu dostaneme:

s=v 0 t + pri 2/2(3)

Práve táto rovnica je zovšeobecnením vzorca: s=vt pre prípad pohybu s konštantným zrýchlením.
Rovnice (1), (2), (3) sú vektorové. Akcie s vektormi sa líšia od akcií s číslami, takže do takýchto rovníc nemožno nahradiť žiadne číselné hodnoty posunutia, rýchlosti a zrýchlenia. Akékoľvek výpočty medzitým vyžadujú operácie s číslami. Aby to bolo možné, je potrebné prejsť od vektorového spôsobu popisu pohybu k súradnicovému. Pre súradnicový popis pohybu sa namiesto vektorov používajú projekcie na súradnicové osi. Pretože každý vektor je charakterizovaný tromi projekciami na osiach X, Y a Z, každá vektorová rovnica bude vo všeobecnom prípade zodpovedať trom rovniciam v súradnicovom tvare. Pre rovinný (dvojrozmerný) pohyb existujú iba dve takéto rovnice. Ak je pohyb priamočiary, potom na jeho opis stačí jedna rovnica v projekciách na os X (za predpokladu, že táto os smeruje rovnobežne s vektorom rýchlosti častice). Potom napríklad rovnice (2) a (3) možno zapísať takto:

v x = v 0x + a x t

s x \u003d v 0 x t + a x t 2 /2 (4)

Pri popisoch súradníc pohybu sa súradnice tela budú rovnať:

x=x 0 +v 0x t+a x t 2 /2(5)

Na záver by sme vám chceli dať do pozornosti cheat sheet: