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

Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 355
∙ повысить рейтинг »
Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 301
∙ повысить рейтинг »
epimkin
Статус: Профессионал
Рейтинг: 166
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2598
Дата выхода:17.04.2021, 20:15
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:12 / 90
Вопросов / ответов:9 / 9

Консультация # 200622: Здравствуйте, уважаемые эксперты! У меня возникли сложности с таким вопросом: Комплект из 2021 одинакового конденсатора ёмкостью C=41 мкФ каждый разделили поровну на несколько групп по n конденсаторов в каждой. Внутри каждой группы все конденсаторы соединили последовательно, а все группы соединили между собой параллельно. Измерения показали, что об...
Консультация # 200623: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: На блок (однородный диск) массой m0 и радиусом R намотана невесомая нерастяжимая нить, к концу которой привязан груз массой m. В оси блока имеется трение. Найти момент силы трения, если за время t после начала движения груз опустился на расстояние h. Срочно....
Консультация # 200625: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: 508.электрон находится в прямоугольном потенциальном ящике с непроницаемыми стенками. Ширина ящика t = 2 Å, энергия электрона в ящике E = 37,8 эВ. Определить номер n энергетического уровня и значения волнового вектора k....
Консультация # 200626: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: однородный диск массой m и радиусом R вращается относительно оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его край. определите момент инерции диска....
Консультация # 200628: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: определите момент импульса диска массой m и радиусом R, вращающегося с частотой v вокруг оси О О'....
Консультация # 200630: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: точка движется по окружности радиусом R=0,15 м с постоянным тангенциальным ускорением. найдите нормальное ускорение точки через 10 с после начала движения, если известно, что к концу 5-го оборота после начала движения линейная скорость точки равна 10 см/с....
Консультация # 200631: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: диск равноускоренно вращается вокруг оси. направление вектора угловой скорости точки А на ободе диска совпадает со стрелкой......
Консультация # 200632: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: маховик, бывший неподвижным, начал вращаться равноускоренно и, сделав 20 полных оборотов, приобрёл угловую скорость, соответствующую 20 об/с. определите угловое ускорение маховика и продолжительность вращения....
Консультация # 200633: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: тело брошено под углом "а" к горизонту. по заданным параметрам движения материальной точки определить все недостающие параметры. решение задачи сопроводить чертежом, на котором показать все векторные величины. ускорение свободного падения принять равным g=10 м/с^2. угол "а" = 30...

Консультация # 200622:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! У меня возникли сложности с таким вопросом: Комплект из 2021 одинакового конденсатора ёмкостью C=41 мкФ каждый разделили поровну на несколько групп по n конденсаторов в каждой. Внутри каждой группы все конденсаторы соединили последовательно, а все группы соединили между собой параллельно. Измерения показали, что общая ёмкость Cx полученной цепи лежит в диапазоне от C до 2C. Найдите значения n и Cx.

Дата отправки: 11.04.2021, 21:59
Вопрос задал: Aleksandr Badin (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, Aleksandr Badin!
Условие : Общее число конденсаторов N = 2021 ; Ёмкость каждого C = 41 мкФ ; число кондёров в группе n ;
Диапазон общей ёмкости : Cmin = C ; Cmax = 2·C .
Вычислить значения n и Cx .

Решение : С точки зрения физики/электроники эта задача - лёгкая, ибо каждый старше-классник знает, что ёмкость одной группы из n последовательно-соединённых конденсаторов будет в n раз меньше ёмкости одиночного конденсатора:
Cg = C / n
Количество кондёр-групп : G = N / n

А общая ёмкость всех групп, соединённых параллельно, равна сумме ёмкостей каждой группы:
Cx = Cg·G = (C / n)·(N / n) = C·N / n2

Вся трудность тут - в трудоёмкой обработке тысяч цело-численных значений, в коих логично-допустимо выражать количество конденсаторов. В 1972г наши уважаемые преподаватели таганрогского радио-института давали нам полезно-практические задачи, чтоб получше подготовить нас к инженерной ра боте. Тогда никому бы и в голову не пришло выдумывать искусственно-усложнённую абстракцию из 2021 одинаковых конденсаторов.

Ну, раз Вам досталась эта дурацкая "олимпиадка", то и решать её мы будем методом такой же дурацкой абстракции (по библейскому принципу "Богу - богово, кесарю - кесарево"). На первом этапе решения абстрагируемся от обязательного условия, будто число конденсаторов должно быть обязательно целым числом.

Тогда тысячи вычислений для сравнения всех возможных вариантов соединения 2021 конденсаторов можно заменить легко-обзорным анализом простой непрерывной да ещё и монотонно-спадающей функции Cx(n) = C·N / n2 . Для этого достаточно построить график функции Cx(n) = 82861 / n2 . Это можно быстро сделать в приложении Маткад (ссылка), или по точкам, или в ОнлайнГрафоПостроителе.

При оцифровке координатной сетки Маткад нор овит переключить формат отображения больших чисел типа 82861 в научно-экспоненциальный, что затрудняет осмысливание. Поскольку в Условии Диапазон общей ёмкости задан в относительных единицах "Cmin = C ; Cmax = 2·C", то и нам будет приятнее заменить на графике абсолютную величину ёмкости Cx на относительную Co :
Co = Cx / C

На графике Co(n) хорошо видно, что для решения задачи нам осталось найти диапазон n-значений, соответствующих диапазону Co-значений.
Co-диапазон равный 1,0 … 2,0 я выделил жёлтой заливкой на графике. Ему соответствует n-диапазон от n1 = 31,8 до n2 = 44,96 .

Последний штрих : Найти в этом n-диапазоне все целые числа, на которые N = 2021 делится нацело. Можно методом перебора использовать Windows-калькулятор. Но пока наше Правительство еще не распродало остатки наших природных ресурс ов, и нам ещё доступны достижения мировой цивилизации, полезно успеть научиться автоматизировать рутинные операции.

Я написал мини-программку, которая мигом вычисляет частное от деления N на n-массив из 16 членов в диапазоне Co = 1 … 2 . Всего 1 число n = 43 удовлетворяет заданному Условию.

Ответ: n = 43 и Cx = 44,8 мкФ.
Скриншот графика и скрипт-файл GetДелитель.vbs прилагаю. Я добавил в Маткад-скрин подробные пояснения зелёным цветом и вывод скрипта.
GetDelitel.zip (717 байт)
Просмотреть/поправить код скрипта Вы можете, выбрав команду "Изменить" из его КонтекстМеню. В нём тоже достаточно много комментариев, расположенных правее '-апостра до конца строки. =Удачи!

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 13.04.2021, 10:44

5
очень подробно, огромное спасибо!
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 16:45

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 200623:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

На блок (однородный диск) массой m0 и радиусом R намотана невесомая нерастяжимая нить, к
концу которой привязан груз массой m. В оси блока имеется трение. Найти момент силы
трения, если за время t после начала движения груз опустился на расстояние h.
Срочно.

Дата отправки: 11.04.2021, 23:05
Вопрос задал: redkl7 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, redkl7!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: -- масса диска; -- радиус диска; -- масса груза, привязанного к концу невесомой нерастяжимой нити, намотанной на диск; -- расстояние, на которое опустился груз за время с начала движения.
Определить: -- момент силы трения в оси диска.



Воспользуемся основным уравнением динамики вращательного движения. Проинтегрировав его дважды, получим


( -- момент инерции диска относит ельно оси вращения; -- угловое ускорение диска),





( -- скорость груза в момент времени ),







Ответ:

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 12.04.2021, 08:51
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200625:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
508.электрон находится в прямоугольном потенциальном ящике с непроницаемыми стенками. Ширина ящика t = 2 Å, энергия электрона в ящике E = 37,8 эВ. Определить номер n энергетического уровня и значения волнового вектора k.

Дата отправки: 12.04.2021, 07:48
Вопрос задал: below1412 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, below1412!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: t=2·10-10 м -- ширина прямоугольного потенциального ящика с непроницаемыми стенками; E=37,8 эВ -- энергия электрона в ящике.
Определить: n -- номер энергетического уровня электрона; k -- модуль волнового вектора электрона.

Решение


Электрон в данном случае обладает энергией, во много раз меньшей его энергии покоя (511 кэВ), поэтому является нерелятивистской частицей.

Чтобы определить номер n энергетического уровня электрона, воспользуемся выражением для энергии En частицы массой m в бесконечно глубокой потенциальной яме шириной l:
En = п2ħ2n2/(2ml2),

откуда
n = (2ml2En/(п2ħ2))1/2 = l/(пħ) · (2mEn)1/ 2, (1)

что при m = 9,11 · 10-31 кг - масса электрона, l = t = 2 · 10-10 м, En = E = 37,8 эВ = 37,8 · 1,6 · 10-19 ≈ 6,05 · 10-18 (Дж), ħ = 1,055 · 10-34 Дж · с - постоянная Планка - даёт
n = 2 · 10-10/(п · 1,055 · 10-34) · (2 · 9,11 · 10-31 · 6,05 · 10-18)1/2 = 2.


Для нерелятивистской частицы между ее импульсом p и энергией En существует соотношение
p = (2mEn)1/2,

а модуль k волнового вектора - суть отношение
k = p/ħ.

Значит,
k = (2mEn)1/2/ħ = пn/l, что следует из формулы (1), или
k = п · 2/(2 · 10-10) = п · 1010.< /div>

Ответ: n = 2; k = п · 1010.

Литература
Трофимова Т. И. Курс физики. Задачи и решения: учеб. пособие для учреждений высш. проф. образования / Т. И. Трофимова, А. В. Фирсов. -- М.: Издательский центр "Академия", 2011. -- 592 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 12.04.2021, 11:12
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200626:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: однородный диск массой m и радиусом R вращается относительно оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его край. определите момент инерции диска.

Дата отправки: 12.04.2021, 14:04
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: -- масса и радиус однородного диска, который вращается относительно оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через его край.
Определить: -- момент инерции диска относительно указанной оси.

Решение


Момент инерции диска относительно оси, проходящей через его центр и перпендикулярной его плоскости, равен

Расстояние от этой оси до заданной оси равно радиусу диска. Согласно теореме Гюйгенса -- Штейнера, искомый момент инерции равен


Ответ:

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 12.04.2021, 19:22

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 15:47

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200628:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: определите момент импульса диска массой m и радиусом R, вращающегося с частотой v вокруг оси ОО'.

Дата отправки: 12.04.2021, 14:15
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: -- масса и радиус диска, вращающегося с частотой вокруг оси (рисунок).
Определить: -- момент импульса диска.

Решение


Момент инерции диска относительно оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр, составляет Согласно теореме Гюйгенса -- Штейнера, момент инерции диска относительно оси составляет

По определению момента импульса относительно оси


Ответ:

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 13.04.2021, 13:05

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 15:50

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200630:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: точка движется по окружности радиусом R=0,15 м с постоянным тангенциальным ускорением. найдите нормальное ускорение точки через 10 с после начала движения, если известно, что к концу 5-го оборота после начала движения линейная скорость точки равна 10 см/с.

Дата отправки: 12.04.2021, 14:23
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: м -- радиус траектории точки; м/с -- линейная скорость точки к концу пятого оборота.
Определить: -- нормальное ускорение точки через с после начала движения.

Решение


Если точка движется по окружности с постоянным тангенциальным ускорением, то постоянно и угловое ускорение точки. К концу пятого оборота точка совершит угловое перемещение (рад), а её угловая скорость составит (рад/с).

Из формул и получим и Следовательно,
(рад/с2),

(рад/с),

(м/с2).


Ответ: м/с2.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 13.04.2021, 10:16

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 15:58

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200631:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: диск равноускоренно вращается вокруг оси. направление вектора угловой скорости точки А на ободе диска совпадает со стрелкой...

Дата отправки: 12.04.2021, 14:26
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!

В задании, которое Вы предложили, нужно установить, с направлением какой из четырёх стрелок 1, 2, 3, 4 совпадает направление псевдовектора угловой скорости точки A на ободе диска. Предлагаю Вам следующее решение задачи.

Дано: рисунок с изображением диска.
Определить: направление вектора угловой скорости.

Решение


Заданная точка движется по окружности. При описании такого движения мерой перемещения материальной точки за малый промежуток времени может служить вектор . По модулю он равен углу поворота радиус вектора за время и направлен перпендикулярно плоскости движения материальной точки по правилу правого винта.

Средней угловой скоростью материальной точки на данном участке движения называется величина

а угловая скорость определяется как предел, к которому стремится при

где -- угол, на который поворачивается радиус-вектор материальной точки за бесконечно малый промежуток времени

Вектор угловой скорости направлен, как и вектор вдоль оси вращения радиус-вектора и его направления можно определить по правилу правого винта.

С учёт ом изложенного выше ответ на вопрос задачи такой:

Ответ: направление вектора угловой скорости точки A на ободе диска совпадает со стрелкой 2.

Литература
Физика: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1 / В. А. Груздев [и др.]. -- Минск: РИВШ, 2009. -- 296 с.

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Профессионал)
Дата отправки: 13.04.2021, 08:45

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 15:59

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200632:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: маховик, бывший неподвижным, начал вращаться равноускоренно и, сделав 20 полных оборотов, приобрёл угловую скорость, соответствующую 20 об/с. определите угловое ускорение маховика и продолжительность вращения.

Дата отправки: 12.04.2021, 14:29
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Konstantin Shvetski (Модератор):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!
Дано:
φo=0
ωo=0
N=20
f=20c-1
Найти: ε; t.
Решение:
1. φ=2πN=εt2/2 (1)
2. ω=2πf=εt (2)
Поделим выражение (1) на (2)
Получим
3. N/f=t/2
Отсюда
t=2N/f=2c
4. Из выражения (2)
ε=2πf/t = 20π c-2.
***
Удачи
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Модератор)
Дата отправки: 13.04.2021, 00:32

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 16:00

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200633:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: тело брошено под углом "а" к горизонту. по заданным параметрам движения материальной точки определить все недостающие параметры. решение задачи сопроводить чертежом, на котором показать все векторные величины. ускорение свободного падения принять равным g=10 м/с^2.
угол "а" = 30. начальная скорость v0=20,0 м/с. момент времени t=0,5 с. полное время движения tп=2,0 с.

найти проекции вектора скорости на оси ОХ и ОY - vx и vy. для момента времени t.
найти проекции вектора перемещения на оси ОХ и ОY - sx и sy. для момента времени t.
найти нормальное и тангенциальное ускорения - аН и аТ. для момента времени t.
найти радиус кривизны R в момент времени t.
найти s - дальность полёта.
найти h - максимальная высота полёта.

Дата отправки: 12.04.2021, 14:41
Вопрос задал: vladislav.makeev88 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Konstantin Shvetski (Модератор):

Здравствуйте, vladislav.makeev88!
Дано:
αo=30º
vo=20м/с
t1=0,5c
tп=2,0с
Найти:
1. v1x; v1y
2. S1x; S1y
3. an1; aт1
4. R1
5. S; H
Решение:
Сразу чертим траекторию движения тела - параболу, чтоб было похоже на правду... начальный угол αo +/- 30º и далее по обстановке: что считаем, то и чертим.

1. Проекции начальной скорости на оси координат:
vox=vo*cosα = 17,3м/с;
voy=vo*sinα = 10,0м/с.
Проекции скорости v1 на оси координат:
v1x=vox=17,3м/с;
v1y=voy-g*t1=5м/с.
Отсюда
v1=√(v1x2+v1y2)=18м/с.
2. Проекции вектора перемещения на оси координат:
S1x=vox*t1=8,65м;
S1y=voy*t1-(1/2)gt12 = 3,75м.
3. Тангенциальное ускорение:
aт1=(v1xa1x+v1ya1y)/v1 =
= v1y*g/v1 = 2,78 м/с2.
Нормальное ускорение:
an1=√(g2-aт12) = 9,6 м/с2.
4. Радиус кривизны в точке (x1;y1)
R1=v12/an1 = 33,75 м.
5. Дальность полета:
S=vox*tп=34,6 м.
Максимальная высота подъема:
H=voy2/2g = 5 м.
***
Вроде всё, удачи
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Модератор)
Дата отправки: 13.04.2021, 00:04

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 13.04.2021, 16:01

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 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