База задач по физике

В  вертикальной  трубе  круглого  сечения  (r = 50 мм),  высотой 7 м движется снизу вверх воздух. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке  трубы, если  средняя скорость  воздуха  1,15 м/с, температура  воздуха  на входе 230 ^оС, на выходе температура равна 30 ^оС, средняя температура стенки 35^оС.

Азот массой m =2 кг занимает объем V₁ = 0,8 м³ и находится под давлением Р₁=1,2 МПа. Газ  был  нагрет  сначала  при  постоянном  давлении  до объема V₂ = 1,6 м³, а затем при постоянном объеме до давления Р₃ =1,5 МПа. Найти изменение ΔU внутренней энергии газа, совершенную им работу L и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

На рисунке дан график изменения состояния идеального газа в координатах (V,T). Представить этот процесс в координатах (P,T) и (P,V).

Два невесомых стержня длины b соединены под углом и вращаются без трения в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси О с угловой скоростью  . На конце одного из стержней прикреплен очень маленький массивный шарик. В некоторый момент угол между стержнями самопроизвольно уменьшился до

С какой угловой скоростью стала вращаться система:

Определите силу взаимодействия двух точечных зарядов величиной 1Кл каждый, находящихся в воздухе на расстоянии 1м друг от друга.

Каток веса Q=30 кН и радиуса R=0.8 м подъезжает с нулевой скоростью к бордюру высотой h=7 см.

1. При каком значении силы Р, приложенной к оси катка под углом α=45° к горизонту, как показано на схеме, каток поднимется на бордюр? Ответ дайте в килоньютонах с точностью до одной цифры после десятичной точки.

2. При каком значении угла α значение Р будет минимальным? Ответ дайте в радианах с точностью до трёх цифр после десятичной точки.

  Две гладкие частицы сферической формы с массами m₁ и m₂, движущиеся со скоростями  сталкиваются под углом β, как указано на рис.1. Расстояние до места встречи и скорости частиц соответствуют условиям соударения (отсутствию промаха)

                                               Рис. 1

На рис.1:

β - угол встречи, т.е. угол, образованный векторами

α = (π - β) - дополнительный угол;

φ - угол между линией удара O₁O₂ и вектором  

Другие обозначения:

 - скорости соответственно 1-ой и 2-ой частицы после удара.

U - совместная скорость частиц после абсолютно неупругого удара.

θ - угол отклонения частицы после удара, т.е. угол, образованный векторами

 - угол разлета частиц после удара, т.е. угол, образованный векторами

импульсы соответственно 1-ой и 2-ой частицы после удара.

E₁, E₂ - кинетические энергии соответственно 1-ой и 2-ой частицы после удара.

ΔE - изменение кинетической энергии механической системы, состоящей из двух частиц за время удара.

Виды взаимодействия:

а) абсолютно упругий удар (АУУ);

б) неупругий удар (НУУ);

в) абсолютно неупругий удар (АНУУ).

Общие исходные данные: m* = 10^-3 кг, V* = 10 м/с, α* = π/2. 

Дана ядерная реакция   Определите недостающее в записи ядро или частицу и энергию реакции. Проставьте зарядовые числа у реагирующих ядер и продуктов реакции.

Имеется пучок нейтронов с кинетической энергией 0,025 эВ. Какая доля нейтронов распадается на длине пучка 2 м?

На плоское твёрдое тело действуют: сосредоточенные силы F = 1,2 кН и Р = 10,0 кН, равномерно распределённая нагрузка интенсивностью q = 1,4 кН/м и пара сил с моментом М = 8,5 кН·м.

Определить реакции связей.

Позитрон, имеющий кинетическую энергию  встречает на своем пути прямоугольный потенциальный барьер (рис. 1.2) высотой  и шириной  Какова должна быть энергия протона, чтобы вероятность его прохождения этого же барьера была такой же, как у позитрона?

                               Рисунок 1.2

Электрон находится в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме шириной   Найти разность энергий   между соседними энергетическими уровнями, если    Ответ выразить в электрон-вольтах.

Используя соотношения неопределенностей, оценить ширину l  одномерной потенциальной ямы, в которой минимальная энергия электрона 10 эВ.

Какую длину волны де Бройля имеет электрон, выбитый в результате фотоэффекта с поверхности натрия фотоном, имевшим энергию  

Вычислить среднюю кинетическую энергию электронов в металле при температуре  , если уровень Ферми

До какой температуры нужно нагреть классический электронный газ, чтобы средняя энергия его электронов была равна средней энергии свободных электронов в серебре при Т = 0 К ? Энергия Ферми серебра Е_F = 5,51 эВ.

Тонкое кольцо несет распределенный заряд   Определить напряженность  электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке  А равноудаленной от всех точек кольца на расстояние Радиус кольца  

Однородный жёсткий стержень длиной l=1 м и массой M=1 кг свободно висит на горизонтальной идеально гладкой оси вращения О, как показано на рис.   Ось вращения перпендикулярна плоскости рисунка. Малый шарик массой m=0,1 кг, летящий горизонтально со скоростью V₀, движется в плоскости рисунка и ударяет в стержень.

При этом взаимодействие шарика со стержнем может происходить в виде:&nbsp

- абсолютно упругого удара (АУУ);

- неупругого удара (НУУ);

- абсолютно неупругого удара (АНУУ).

Сразу после удара стержень вращается с угловой скоростью ω₀, а шарик приобретает скорость V_К и продолжает двигаться в плоскости рисунка.

Другие исходные данные и искомые величины для каждого варианта задания представлены в таблице.

Расчет следует начинать с определения характерной величины V_0m.

V_0m – минимальная начальная скорость шарика,

ω_0m – соответственно минимальная угловая скорость стержня, при которой стержень после удара совершает полный оборот;

ω_К - угловая скорость стержня при прохождении им крайней верхней точки;

φ_m - максимальный угол отклонения стержня от положения равновесия;

ΔE – потери механической энергии при ударе.

Рис. 3

 Человек массой m  стоит на краю горизонтального, однородного диска массой M, который может свободно вращаться вокруг неподвижной вертикальной оси, проходящей через его центр. В некоторый момент времени человек начал двигаться по краю диска и совершил перемещение на угол  относительно диска, после чего остановился. Пренебрегая размерами человека, найти угол , на который повернулся диск относительно неподвижной системы отсчета к моменту остановки человека.

Определить коэффициент облученности и лучистый тепловой поток между двумя стальными параллельно расположенными дисками с центрами на общей  нормали. Температуры поверхностей дисков 320^оС и 160^оС; диски имеют одинаковые диаметры, равные 460 мм; расстояние между ними h = 500 мм. Степень черноты дисков 0,24.

Холодильная  машина  работает  по  обратному  циклу  Карно, холодильный коэффициент которого равен 225 %. Каков термический КПД тепловой машины, работающей по прямому циклу Карно.

Во сколько раз изменится интенсивность света, проходящего через два поляризатора, если увеличить угол между их главными плоскостями с 30° до 60° . Потерями света пренебречь.

Определить абсолютное давление в газоходе котельного агрегата при помощи тягометра с наклонной трубкой. Жидкость, используемая в тягометре, спирт с плотностью ρ=800 кг/м³. Отчёт по наклонной шкале 200 мм. Угол наклона трубки 30°. Барометрическое давление 745 мм рт. ст. (приведено к 0°С).

Исходные данные:

ρ=800 кг/м³; h=200 мм; α=30°; рб=745 мм. рт. ст.

В сеть переменного тока частотой 50 Гц включены последовательно два дросселя: один с активным сопротивлением R₁=12 Ом и индуктивностью L₁=22 мГн, другой с активным сопротивлением R₂=8 Ом и индуктивностью L₂=9,6 мГн. Ток в цепи I=5,7 А. Определить мощность, развиваемую каждым дросселем и напряжение на зажимах цепи.