/ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ / Точные науки / Физика

Выпуск № 200
от 05.04.2007, 15:05

Вопрос № 80.409

Здравствуйте. Помогите решить вот эту задачку. Жёсткий стержень длинны l=1 и массы M=1 свободно висит на горизонтально идеально гладкой оси вращения, отстоящей от верхнего конца на l/6. Малый шарик массой m=0,1 абсолютно упруго ударяется в стержень под прямым углом в точку, отстоящей от нижнего конца на l/6. Причём скорость шарика в два раза больше, чем минимальная при которой стержень совершает полный оборот. Найти: угловую скорость стержня, при похождение им верхней точки и минимальную скорость при которой стержень сделает полный оборот. Спасибо за ответы.

Отправлен: 30.03.2007, 18:23 Вопрос задал: Siluet (статус: Посетитель) Всего ответов: 1 Мини-форум вопроса >>> (сообщений: 2)

Отвечает: Сухомлин Кирилл Владимирович Здравствуйте, Siluet! Итак, момент инерции стержня складывается из моментов инерции двух его разных концов (считаем от точки крепления): I = [1/3]*([l/6]2*[M/6]+[5l/6]2*[5M/6]) = 7Ml2/36 При соударении сохраняются энергия: mV2 = Iω2 + mV12 Iω2 = m(V2 - V12) = m(V - V1)(V + V1) и момент импульса: Iω = m(V + V1)*[4l/6] Можно привести ее к более простой форме: { ω*[4l/6] = (V - V1) { Iω = m(V + V1)*[4l/6] Для начала найдем достаточную скорость, чтобы стержень сделал ровно один оборот: Эта дает дополнительное условие Iω2 = M*[4/6]*gl Решаем, получаем: v = [ω/2]*([2l/3] + I[3/2ml]) = [43/24]*ωl, где ω = √[2Mgl/3I] = √[24g/7l], отсюда v ≈ 10,4 с-1 Далее берете удвоенное значение скорости и подставляете в уже полученную формулу: v = [43/24]*ωl ⇒ ω = 24v/43l ≈ 10,6 с-1. Проверьте выкладки. --------- Не узнаешь - не попробуешь.

Ответ отправил: Сухомлин Кирилл Владимирович (статус: Специалист) Ответ отправлен: 01.04.2007, 18:53 Оценка за ответ: 5 Комментарий оценки: Спасибо, что откликнулись. Похоже на правду. Выкладки проверю.

Вопрос № 80.413

Задачка От генератора, эдс которого 400В, требуется передать на растояние 2 км мощность 4кВт. Найти диаметр подводящих медных проводов, если падение напряжения в линии не должно превышать 30В. у меня несколько вопросов: 1) Как я понял 400В это потенциал на выходи генератора, и понизиться он должен лишь на 30В перед тем как перейти на источник 2)Считать я понимаю надо по формуле P=U^2*R, а R найти из формулы R=p*l/s; А напряжение подставить (400-30*2)В (умножение на два т.к. надо чтобы ток по второму проводу вернулся к генератору 3)Какие вообще потери идут при передачи энергии на большие растояния, кроме теплоты выделяющейся по формуле Джоуля=Ленца, и как эти потери отражаются на токе?

Отправлен: 30.03.2007, 19:34 Вопрос задал: Tribak (статус: Посетитель) Всего ответов: 1 Мини-форум вопроса >>> (сообщений: 1)

Отвечает: SFResid Здравствуйте, Tribak! 1) В общем, верно, за исключением употребления слова «источник» - источником как раз является генера-тор, а напряжение надо подвести к потребителю. 2) Сначала надо определить величину тока I по формуле I = P/U; затем вычисляется допустимая величина сопротивления линии R исходя из падения напряжения dU = 30В: R = dU/I; после этого, на основании фор-мулы R=p*l/s находим требуемое поперечное сечение подводящих медных проводов: s = 2*p*l/R, где l - расстояние (общая длина 2-х проводов равна удвоенному расстоянию - удваивать падение напряжения про-тиворечит условию). Диаметр проводов получаем по формуле D = 2*SQRT(s/pi). Что касается вопроса о том, должен ли эти 4кВт вырабатывать генератор или получать потребитель - в ус-ловии это не оговорено, но я склонен предположить, что автор задачи имел в виду как раз первое, потому что разделить 4000 Вт на 400В очень легко в уме, а задача явно предназначена, чтобы закрепить понимание законов, а не упражняться в арифметике (да и в алгебре, пожалуй, тоже, так что объединять простые фор-мулы в одну сложную вряд ли стоит) 3) Видов потерь очень много; строго говоря, все они в конечном итоге превращаются в теплоту, и в боль-шинстве случаев (но не всегда) этот процесс подчиняется «формуле Джоуля-Ленца». Если же Вас интересу-ет, какие бывают потери кроме «омических» потерь в проводах и обмотках трансформаторов, то перечислю некоторые: а) «потери в железе» трансформаторов - на вихревые токи и на явление, называемое «магнит-ный гистерезис» - описывать точно, как это происходит на «микроуровне» не берусь; б) потери, вызванные действием переменного электромагнитного поля на предметы, находящиеся вблизи линий электропередач - с точки зрения экономии энергии они несущественны, однако могут оказывать вредное влияние на «окружа-ющую среду»; в) потери на «блуждающие токи» - о них можно сказать то же, что и о предыдущих, только вреда они приносят больше; возникают главным образом возле путей электрифицированного ж. д. транспо-рта, где рельсы служат обратным проводом; г) потери на преобразование переменного тока в постоянный - для питания того же электрифицированного ж. д. транспорта плюс ещё троллейбусы. В целом надо признать, что реально потери на передачу электронергии на расстояние значительно пре-вышают то, что допускается по нормативам - в основном из-за небрежного отношения - во многих случаях их даже и никак не учитывают.

Ответ отправил: SFResid (статус: 8-ой класс) Ответ отправлен: 01.04.2007, 12:01 Оценка за ответ: 5 Комментарий оценки: Большое спасибо.

Вопрос № 80.420

Здравствуйте уважаемые эксперты. Объясните, пожалуйста. Заранее благодарю. С уважением Голока. Поляризованный свет задерживается поляризованным стеклом. Будет ли задерживать поляризованное стекло поляризованный свет отражённый от зеркала, от земли, асфальта, бетона.

Отправлен: 30.03.2007, 20:29 Вопрос задал: Goloka (статус: Посетитель) Всего ответов: 3 Мини-форум вопроса >>> (сообщений: 2)

Отвечает: SFResid Здравствуйте, Goloka! Будет, если повернуть надлежащим образом. Советую прочесть книгу Фейнмана "Вы, верно, шутите, мистер Фейнман!" - получите большое удовольствие.

Ответ отправил: SFResid (статус: 8-ой класс) Ответ отправлен: 31.03.2007, 09:24 Оценка за ответ: 3 Комментарий оценки: не исчерпывающий ответ, но всё равно спасибо

Отвечает: spaar Здравствуйте, Goloka. Вообще вопрос очень странный. Откуда такой? Поляризованный свет можно задержать поляризатором (при определённой ориентации поляризатора). Но поляризатор - не стекло. Поляризатором могут являться либо двулучепреломляющий кристалл, либо дихроичные плёнки, либо что-нибудь ещё подходящее, но не стекло, которое является аморфным веществом. Из стёкол, правда, тоже делают поляризаторы. Но весьма специфические. Их действие основано на зависимости коэффициента отражения (пропускания, следовательно, тоже) от поляризации падающего света. При падении света на стекло под углом Брюстера (такой угол падения, при котором отражённый и преломлённый лучи перпендикулярны) отражённый свет оказывается линейно поляризованным, проходящий свет тоже поляризован (в другой плоскости, конечно), но в меньшей степени. Для увеличения степени поляризации пользуются не одним стеклом, а стопкой из параллельных стеклянных пластин. Но поляризованным стеклом такую систему назвать, по-моему, никак нельзя. Кроме то го, такие стеклянные поляризаторы не задерживают свет. Далее спрашивается, будет ли задерживаться поляризованный свет, отражённый от зеркала и т.д. Если свет поляризованный, то не важно, отражён он от чего-либо или нет, как и вообще не важно, что с ним происходило ранее. Вероятно, вопрос нужно было поставить так: останется ли свет поляризованным при отражении от зеркала, земли, асфальта, бетона? Причём речь, надо полагать, идёт именно о линейной поляризации. Много света от земли Вы вряд ли отразите, но поляризация, думается мне, сохранится. --------- Всё гениальное - просто

Ответ отправил: spaar (статус: 5-ый класс) Ответ отправлен: 31.03.2007, 18:01 Оценка за ответ: 4 Комментарий оценки: ответ понятен, но пока ещё некоторые вопросы по этому поводу остались, спасибо

Отвечает: Alexandre V. Tchamaev Здравствуйте, Goloka! При отражении неполяризованного света от поверхности, он частично поляризуется. Степень поляризации зависит от угла падения и свойств отражающей поверхности (прозрачность, коэффициент преломления, структура материала, влажность поверхности и т.п.). Наибольшая степень поляризации отраженного света происходит при падении под углом, называемым углом Брюстера, равному арктангенсу показателя преломления отражающего вещества (при отражении в воздух), при этом в идеальных условиях достигается полная линейная поляризация отраженного света. Например, для стеклянной поверхности угол Брюстера имеет значение примерно 57 градусов. Частичная поляризация (эллиптическая) происходит при углах падения, отличающихся от угла Брюстера. В зависимости от угла поворота поляризационного стекла-фильтра по отношению к направлению поляризации отраженного от поверхности (т.е. частично поляризованного) света, происходит частичное поглощение отраженного света при прохождении его через поляризованное стекло. Максимум поглощения будет иметь место при перпендикулярных направлениях поляризации отраженного света и собственного направления поляризации фильтра. Свет, отраженный от поверхности металла, в частности, свет, отраженный зеркалом (ведь там отражает именно металлическая пленка, а стекло лишь защищает ее), поляризован (вследствие очень высокой электропроводности металла) гораздо меньше, чем свет, отраженный неметаллической поверхностью, поэтому задерживаться поляризатором он будет существенно меньше, чем в остальных случаях (бетон и т.д.). В соответствии с законом Умова, темные поверхности поляризуют отражаемый ими свет сильнее, чем светлые, поэтому асфальт даст более поляризованный отраженный свет, чем бетон, и соответственно, поляризатор сможет задержать его в большей степени. Подчеркнем, что речь идет об относительной доле поглощенного поляризатором света, абсолютные величины будут зависеть от многих факторов, поскольку темные поверхности поляризуют отраженный свет сильнее, но и интенсивность отраженного света для них меньше. Какой фактор перевесит - зависит от угла наблюдения, высоты солнца над горизонтом, степени неровности поверхностей и т.п. Ввиду высокой степени неровности поверхности земли, поляризация отраженного от нее света будет меньше, как мне кажется, чем для асфальта и бетона. А для ровной утоптанной поверхности земли поляризация будет зависеть в основном от характера и цвета грунта, и сказать заранее, что сильнее поляризует - светлый утоптанный грунт или бетон я не могу. Таким образом, свет, отраженный от указанных поверхностей, будет (при надлежащей ориентации поляризованного стекла) задерживаться им в разной степени: сильнее всего для асфальта, меньше для бетона и для земли, и почти не будет задерживаться для зеркала. Удачи Вам! --------- Каждый может сделать этот мир чуточку лучше

Ответ отправил: Alexandre V. Tchamaev (статус: Академик) Россия, Москва Организация: Аналитический центр контроля качества воды ЗАО "РОСА" WWW: http://www.rossalab.ru ICQ: 205941834 ---- Ответ отправлен: 31.03.2007, 21:23 Оценка за ответ: 5 Комментарий оценки: ответ вполне понятен, но хотел услышать немного другое, поэтому постараюсь задать в следующий ра& #1079; более ясный вопрос, спасибо

Вопрос № 80.421

Здравствуйте уважаемые эксперты. Объясните, пожалуйста. Заранее благодарю. С уважением Голока. Почему сердечник состоит из не замкнутых пластин? Можно ли их заменить цельным металлический сердечником или ферритом? Чем отличается феррит?

Отправлен: 30.03.2007, 20:30 Вопрос задал: Goloka (статус: Посетитель) Всего ответов: 2 Мини-форум вопроса >>> (сообщений: 0)

Отвечает: SFResid Здравствуйте, Goloka! 1. Да просто потому, что на сердечник из замкнутых пластин катушку насадить невозможно - придётся на каждый сердечник наматывать её "в протяжку", а это очень трудоёмко. Вот "если надо", чтобы сердечник был непременно замкнут - что-ж, так и делают, куда ж деваться. 2. Феррит отличается тем, что, по сравнению с электротехнической сталью, имеет гораздо меньшую магнитную проницаемость, поэтому и допустимое значение индукции раз в 10 меньше. Зато он допускает частоту в сотни килогерц и более. Поэтому современные преобразователи напряжения (не очень мощные) устроены так: входное напряжение промышленной частоты подаётся на полупроводниковый выпрямитель; выпрямленное напряжение преобразуется транзисторами или тиристорами в напряжение высокой (в тысячи раз выше промышленной) частоты, которое подаётся на первичную обмотку трансформатора с ферритовым сердечником; снятое со вторичной обмотки напряжение снова выпрямляется, и, если надо, преобразуется транзисторами или тиристорами в напряжение промышленной частоты.

Ответ отправил: SFResid (статус: 8-ой класс) Ответ отправлен: 31.03.2007, 09:18 Оценка за ответ: 5 Комментарий оценки: ответ хороший, вполне восполнил знание об этом, спасибо

Отвечает: spaar Здравствуйте, Goloka. Сердечники делают из изолированных(!) друг от друга пластин, т.к. в толще металла, находящегося в переменном магнитном поле, возникают вихревые токи (токи Фуко). Ибо переменное магнитное поле, как известно, индуцирует вихревое электрическое (одно из уравнений Джеймса Клерка Максвелла). Находящиеся в металле свободные электроны под действием этого поля будут перемещаться (характер движения - вихревой). В результате цельный металлический середчник в поле высокой частоты будет сильно нагреваться (при движении электронов будет выделяться ленц-джоулево тепло), что будет сопровождаться, естественно, потерями электрической энергии. Кстати, существует метод поверхностной закалки стали, основанный на этом явлении. Но в различных электрических цепях это, очевидно, вредное явление. В тонких металлических пластинах потери на токи Фуко несущественны. --------- Всё гениальное - просто

Ответ отправил: spaar (статус: 5-ый класс) Ответ отправлен: 01.04.2007, 21:06

© 2001-2007, Портал RusFAQ.ru, Россия, Москва. Авторское право: ООО "Мастер-Эксперт Про" Email: support@rusfaq.ru, тел.: +7 (926) 535-23-31 Авторские права | Реклама на портале Версия системы: 4.46 от 18.03.2007