Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

  Все выпуски  

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 807
∙ повысить рейтинг »
Михаил Александров
Статус: Профессор
Рейтинг: 88
∙ повысить рейтинг »
Лангваген Сергей Евгеньевич
Статус: Советник
Рейтинг: 63
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2224
Дата выхода:03.10.2019, 18:45
Администратор рассылки:Roman Chaplinsky / Химик CH (Модератор)
Подписчиков / экспертов:129 / 65
Вопросов / ответов:6 / 6

Консультация # 196485: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Определить внутреннюю энергию 2 моль азота при критической температуре 126 К и объёме 1 л. Для азота поправка а = 0,135 Н*м4/моль2. ...
Консультация # 196486: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: В баллоне 10 л находится азот массой 0,5 кг при температуре 200 К. Определить давление газа на стенки сосуда. Для азота поправки а = 0,135 Н*м4/моль2. ...
Консультация # 196489: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Груз массой m = 230 кг падает на балку длиной l = 3,6 м посередине пролёта с высоты h = 0,025 м, измеряемой от уровня опор. Материалом служит алюминий, для которого модуль уп ругости Е = 0,7*1011 Н/м2. Пренебрегая влиянием собственной массы балки, найти наибольшее динамическое перемещение δ...
Консультация # 196490: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Груз массой m = 10 кг подвешен на двух пружинах с коэффициентами жёсткости k1 = 75000 Н/м и k2 = 50000 Н/м соответственно (рис.). В крайнем положении грузу сообщена начальная скорость v0 = 1,5 м/с. Пренебрегая массами пружин, определить амплитуду А и частоту собственных колебаний p систем...
Консультация # 196495: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Тело, совершающее колебания при наличии вязкого демпфирования, делает 20 полных колебаний в секунду и через l = 50 циклов амплитуда его колебаний уменьшается на 15%. Найти период затухающих колебаний. ...
Консультация # 196496: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: К невесомой пружине подвесили грузик, в результате чего она растянулась на ∆x = 0,12 м, после чего ему дали небольшой толчок в вертикальном направлении. Логарифмический декремент λ = 3,51. Найти частоту затухающих колебаний. ...

Консультация # 196485:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Определить внутреннюю энергию 2 моль азота при критической температуре 126 К и объёме 1 л. Для азота поправка а = 0,135 Н*м4/моль2.

Дата отправки: 27.09.2019, 19:06
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: газ -- азот N2; ν=2 моль -- количество вещества газа; T=Tкр=126 К -- критическая температура газа; V=1 л=1*10-3 м3 -- объём газа; a=0,135 Н*м4/моль2 -- поправка для газа, входящая в уравнение Ван-дер-Ваальса.
Определить: U -- внутреннюю энергию данного количества газа при данной температуре.

Решение

Внутренняя энергия Um 1 моль реального газа составляет

Um=CVT-a/Vm,

где CV -- молярная теплоёмкость газа при постоянном объёме; Vm -- молярный объём газа [1, с. 105 -- 106]. Для ν моль газа внутренняя энергия, по-моему, равна
U=νUm=ν(CVT-a/(V/ν))=ν(CVT-νa/V).


Согласно [1, с. 95],
CV=iR/2,

где i -- количество степеней свободы молекулы газа; R -- молярная газовая постоянная [1, с. 94].

Азот -- двухатомный газ, поэтому количество степеней свободы его молекулы i=5 [2, с. 131]; R=8,31 Дж/(моль*К) [1, с. 373].

В итоге при исходных данных Вашей задачи получим, что искомая внутренняя энергия газа составляет
U=ν(iRT/2-νa/V)=2*(5*8,31*126/2-2*0,135/(2*10-3))≈4,97*103 (Дж).


Ответ: U=4,97*103 Дж.

Литература
1. Трофимова Т. И. Сборник задач по курсу физики для втузов. -- М.: ООО "Издательский дом "ОНИКС 21 век"", 2003. -- 384 с.
2. Аксенович Л. А., Ракина Н. Н., Фарино К. С. Физика в средней школе. -- Минск: Адукацыя i выхаванне, 2004. -- 720 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 30.09.2019, 00:40

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 30.09.2019, 06:26

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196486:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:
В баллоне 10 л находится азот массой 0,5 кг при температуре 200 К. Определить давление газа на стенки сосуда. Для азота поправки а = 0,135 Н*м4/моль2.

Дата отправки: 27.09.2019, 19:07
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: газ -- азот; V=10 л=10*10-3 м3 -- объём баллона, в котором находится газ; m=0,5 кг -- масса газа; a=0,135 Н*м4/моль2 -- поправка для газа, входящая в уравнение Ван-дер-Ваальса.

Определить: p -- давление газа на стенки сосуда.

Решение

Согласно уравнению Ван-дер-Ваальса [1, с. 45], для произвольной массы m реального газа имеет место соотношение

(p+a(m/(MV))2)(V-bm/M)=mRT/M,

где M -- молярная масса газа (для азота M=28*10-3 кг/моль [2, с. 47, 50], так как молярная масса вещества, выраженная в граммах, равна его молекулярной массе [3, с. 16]); R≈8,31 Дж/(моль*К) -- молярная, или универсальная, газовая постоянная [1, с. 93]; b=3,86*10-5 м3/моль [4, с. 486]. Тогда искомое давление составляет
p=mRT/(MV-mb)-a(m/(MV))2=0,5*8,31*200/(28*10-3*10*10-3-0,5*3,86*10-5)-0,135*(0,5/(28*10-3*10*10-3))2

≈2,76*106 (Па).


Ответ: 2,76*106 Па.

Литература
1. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. -- М.: Высшая школа, 1989. -- 608 с.
2. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. -- М.: Химия, 1978 -- 392 с.
3. Фролов В. В. Химия. -- М.: Высшая школа, 1986. -- 543 с.
4. Чертов А. Г., Воробьёв А. А. Задачник по физике. -- М.: Высшая школа, 1988. -- 527 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 30.09.2019, 10:57

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 30.09.2019, 16:28

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196489:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Груз массой m = 230 кг падает на балку длиной l = 3,6 м посередине пролёта с высоты h = 0,025 м, измеряемой от уровня опор. Материалом служит алюминий, для которого модуль упругости Е = 0,7*1011 Н/м2. Пренебрегая влиянием собственной массы балки, найти наибольшее динамическое перемещение δmax груза, если статический прогиб балки под действием его веса δx = 0,028 м.

Дата отправки: 27.09.2019, 23:00
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: h=0,025 м -- высота, с которой груз падает на балку; δx=0,028 м -- статический прогиб балки под действием веса груза.

Определить: δmax -- наибольшее динамическое перемещение груза.

Решение

Согласно [1, с. 606], влияние ударного действия нагрузки на величину деформации или напряжения принято оценивать коэффициентом динамичности

kд=fд/fст
,
где fст -- статическая деформация, fд -- динамическая деформация. Согласно [1, с. 611],
kд=1+√(1+2h/fст).

Тогда
fдmax=fстkд=0,028*(1+√(1+2*0,025/0,028))≈0,075 (м).


Ответ: 0,075 м.

Литература
1. Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. -- Киев: Наукова ду мка, 1988. -- 736 с.

В прикреплённом файле в кратком виде рассказывается о методике расчёта. Я заимствовал её здесь.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 30.09.2019, 13:29
Прикреплённый файл: посмотреть » [33.2 кб]

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 30.09.2019, 16:28

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196490:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:
Груз массой m = 10 кг подвешен на двух пружинах с коэффициентами жёсткости k1 = 75000 Н/м и k2 = 50000 Н/м соответственно (рис.). В крайнем положении грузу сообщена начальная скорость v0 = 1,5 м/с. Пренебрегая массами пружин, определить амплитуду А и частоту собственных колебаний p системы.


Дата отправки: 27.09.2019, 23:05
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: k1=7,5*104 Н/м, k2=5,0*104 Н/м -- жёсткости двух пружин, соединённых последовательно; m=10 кг -- масса груза, подвешенного на пружинах; v0=1,5 м/с -- начальная скорость груза.

Определить: A -- амплитуду собственных колебаний груза; f -- частоту собственных колебаний груза (используем именно эту букву в соответствии с более употребительным вариантом).

Решение

Согласно [1, с. 20],
-- эквивалентная жёсткость системы двух пружин составляет

k=k1k2/(k1+k2)=7,5*104*5,0*104/(7,5*104+5,0*104)=3,0*104 (Н/м);

-- статическое перемещение груза составляет (учитывая, что вес груза W=mg)
δст=W/k=mg/k=10*9,81/(3,0*104)=3,27*10-3 (м).


В системе координат, начало которой сов падает с положением равновесия груза, а за положительное принято направление вниз, начальная координата груза составляет x0=0. Значит,
f=(1/(2π))√(g/δст)=(1/(2π))√(9,81/(3,27*10-3))≈8,72 (с-1) [1, с. 18];

A=√(x02+v02/p)=√(x02+v02/(2πf))=√(02+1,52/(2π*8,72))≈0,203 (м) [1, с. 19]

(здесь p=2πf [1, с. 18]).

Ответ: А=0,203 м; f=8,72 c-1.

Литература
1. Тимошенко С. П., Янг Д. Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. -- М.: Машиностроение, 1985. -- 472 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 30.09.2019, 16:33

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 30.09.2019, 16:41

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196495:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Тело, совершающее колебания при наличии вязкого демпфирования, делает 20 полных колебаний в секунду и через l = 50 циклов амплитуда его колебаний уменьшается на 15%. Найти период затухающих колебаний.


Дата отправки: 28.09.2019, 17:08
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: fд=20 с-1 -- частота затухающих колебаний тела при вязком демпфировании.

Определить: τд -- период затухающих колебаний.

Решение

Согласно формуле (е) [1, с. 67], искомый период составляет

τ=2π/(2πfд)=1/fд=1/20=0,05 (с).


Ответ: 0,05 с.

Литература
Тимошенко С. П., Янг Д. Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. -- М.: Машиностроение, 1985. -- 472 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 01.10.2019, 09:03

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 01.10.2019, 10:01

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196496:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
К невесомой пружине подвесили грузик, в результате чего она растянулась на ∆x = 0,12 м, после чего ему дали небольшой толчок в вертикальном направлении. Логарифмический декремент λ = 3,51. Найти частоту затухающих колебаний.

Дата отправки: 28.09.2019, 17:09
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор):

Здравствуйте, dar777!

Дано: Δx=0,12 м -- статическое перемещение груза; λ=3,51 -- логарифмический декремент затухающих колебаний.

Определить: ν -- частоту затухающих колебаний.

Решение

Я предполагаю, что задачу можно решить следующим образом.

Когда к пружине с жёсткостью k, растянувшейся на Δx, подвешен груз массой m, сила упругости F=kΔx равна весу груза P=mg (где g -- ускорение свободного падения) [1, с. 378]; тогда kΔx=mg, k/m=g/Δx. В соответствии с формулой [1, с. 378] ω0=√(k/m)=√(g/Δx) -- циклическая частота свободных колебаний груза.

Логарифмический декремент затухающих колебаний определяется по формуле λ=βT, где β -- коэффициент затухания, T -- период затухающих колебаний [2, с. 84]. При этом ν=1/T=ω/(2π) (где ω=√(ω022) -- циклическая частота затухающих колебаний) [2, с . 80, 84]

Следовательно,

T=2π/ω=2π/√(ω022)=2π/√(ω02-(λ/T)2),

T2=4π2/(ω022/T2),

1=4π2/(T2ω022),

T2ω022=4π2,

T2=(4π22)/ω02=Δx(4π22)/g,

T=√Δx(4π22)/g,

ν=1/T=√(g/(Δx(4π22)))=√(9,81/(0,12*(4π2+3,512))) 776;1,26 (с-1).


Ответ: 1,26 с-1.

Литература
1. Аксенович Л. А., Ракина Н. Н., Фарино К. С. Физика в средней школе. -- Минск: Адукацыя i выхаванне, 2004. -- 720 с.
2. Груздёв В. А. и др. Физика. В 2 ч. Ч. 1. -- Минск: РИВШ, 2009. -- 296 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессор)
Дата отправки: 01.10.2019, 10:32

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 01.10.2019, 10:34

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!


Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!


В избранное