Рассмотрим простую систему: массивный груз, прикрепленный к пружине (см. рис. 1).
Груз, прикрепленный к пружине
Рис. 1. Груз, прикрепленный к пружине
Пусть изначально система находится в состоянии равновесия, то есть пружина не деформированная, и груз покоится. Выведем эту систему из равновесия и сделаем так, чтобы пружина стала в сжатом состоянии (см. рис. 2).
Система выведена из равновесия
Рис. 2. Система выведена из равновесия
Если направить ось ОХ так, как показано на рис. 2, и расположить начало координат там, где до начала сжатия был расположен центр груза, то проекцию возникающей силы упругости на нашу ось ОХ можно записать в виде:
,
где k – жесткость пружины, величина деформации пружины. Если предоставить пружину самой себе, то груз будет смещаться влево, при этом сила упругости будет совершать работу. Предположим, что левый конец пружины вместе с грузом переместился из положения А в положение В (см. рис. 3).
Перемещение груза
Рис. 3. Перемещение груза
В этом положении деформация пружины равна уже не , а . А перемещение конца пружины и одновременно перемещение центра груза равно разности координат . Попытаемся вычислить работу силы упругости, совершенную при таком движении груза.
Вычисление работы силы упругости
Груз совершил известное перемещение, величину силы упругости мы также знаем, векторы перемещения и силы упругости параллельны. Казалось бы, все ясно – нужно умножить величину силы на величину перемещения и получить значение работы. Однако здесь не все так просто – разберемся почему.
О чем нам говорит формула, которая выражает величину силы упругости? О том, что сила упругости – величина не постоянная, она меняется по мере перемещения груза. И действительно, величина этой силы, как мы видим из формулы, зависит от координаты центра груза. Формула же для работы силы, которую мы применяли раньше, справедлива лишь в том случае, если сила не меняет свою величину по мере движения. Как же тогда быть? Один из вариантов выхода из данной ситуации мог бы состоять в том, что мы применим такой же метод, который применялся нами ранее в разделе кинематика при расчете перемещения тела, движущегося равноускоренно.
Можно всю траекторию движения груза разбить на очень маленькие участки (участки, в пределах которых силу упругости можно считать практически постоянной). Далее в пределах каждого такого участка мы можем рассчитать работу силы упругости ввиду ее практического постоянства. Затем работа на всей области движения груза будет складываться из всех этих маленьких работ на этих участках. Таким образом, мы сможем посчитать работу силы упругости на всей траектории движения груза. На рис. 4 приведены детали такого расчета.
Зависимость силы упругости от координаты движения
Рис. 4. Зависимость силы упругости от координаты движения
Видно, что если отложить на графике зависимость модуля силы упругости от модуля координаты груза, затем проделать описанное выше разбиение на маленькие участки, то величина работы на каждом маленьком участке численно равна площади фигуры, ограниченной графиком: осью абсцисс и двумя перпендикулярами к этой оси (см. рис. 5).
Площадь фигуры
Рис. 5. Площадь фигуры
Если просуммировать значение работы на каждом участке (площадь маленьких фигур), то получим площадь большой фигуры, показанной на рис. 6.
1. С. увеличилась, вследствие теплопередачи (кинетическая энергия возросла)
2. А) Диффузия наблюдается только в газах, жидкостях и твёрдых телах.
Так как диффузия наблюдается во всех телах и агрегатных состояниях вещества
3. D) Излучением
4. В) 351 К.
Объяснение:так как 1 градус цельсия равен 273 градусам в кельвинах следовательно
X=78+273=351
5.
6. а) 15 минут в) 40 минут с) плавление
7. А) молекулы не изменились,а вот расстояние между ними увеличилось вследствие перехода воды в пар. Движение молекул стали быстрее.
В) температура кипения зависит от давления воздуха над поверхностью жидкости
чем выше в гору, тем меньше давление
тем ниже температура кипения.
8. Равновесие весов нарушается, потому что воздух не состоит из одного углекислого газа, а является смесью газов, и плотность воздуха иная, нежели плотность углекислого газа. С течением времени в открытом сосуде будет происходить диффузия; углекислый газ будет диффундировать наружу, а газы, составляющие воздух -- внутрь, что приведет к изменению массы содержимого сосуда. Поскольку углекислый газ тяжелее воздуха, чаша весов, на которой стоит сосуд, с течением времени поднимется. Это свидетельствует о явлении диффузии.
Рассмотрим простую систему: массивный груз, прикрепленный к пружине (см. рис. 1).
Груз, прикрепленный к пружине
Рис. 1. Груз, прикрепленный к пружине
Пусть изначально система находится в состоянии равновесия, то есть пружина не деформированная, и груз покоится. Выведем эту систему из равновесия и сделаем так, чтобы пружина стала в сжатом состоянии (см. рис. 2).
Система выведена из равновесия
Рис. 2. Система выведена из равновесия
Если направить ось ОХ так, как показано на рис. 2, и расположить начало координат там, где до начала сжатия был расположен центр груза, то проекцию возникающей силы упругости на нашу ось ОХ можно записать в виде:
,
где k – жесткость пружины, величина деформации пружины. Если предоставить пружину самой себе, то груз будет смещаться влево, при этом сила упругости будет совершать работу. Предположим, что левый конец пружины вместе с грузом переместился из положения А в положение В (см. рис. 3).
Перемещение груза
Рис. 3. Перемещение груза
В этом положении деформация пружины равна уже не , а . А перемещение конца пружины и одновременно перемещение центра груза равно разности координат . Попытаемся вычислить работу силы упругости, совершенную при таком движении груза.
Вычисление работы силы упругости
Груз совершил известное перемещение, величину силы упругости мы также знаем, векторы перемещения и силы упругости параллельны. Казалось бы, все ясно – нужно умножить величину силы на величину перемещения и получить значение работы. Однако здесь не все так просто – разберемся почему.
О чем нам говорит формула, которая выражает величину силы упругости? О том, что сила упругости – величина не постоянная, она меняется по мере перемещения груза. И действительно, величина этой силы, как мы видим из формулы, зависит от координаты центра груза. Формула же для работы силы, которую мы применяли раньше, справедлива лишь в том случае, если сила не меняет свою величину по мере движения. Как же тогда быть? Один из вариантов выхода из данной ситуации мог бы состоять в том, что мы применим такой же метод, который применялся нами ранее в разделе кинематика при расчете перемещения тела, движущегося равноускоренно.
Можно всю траекторию движения груза разбить на очень маленькие участки (участки, в пределах которых силу упругости можно считать практически постоянной). Далее в пределах каждого такого участка мы можем рассчитать работу силы упругости ввиду ее практического постоянства. Затем работа на всей области движения груза будет складываться из всех этих маленьких работ на этих участках. Таким образом, мы сможем посчитать работу силы упругости на всей траектории движения груза. На рис. 4 приведены детали такого расчета.
Зависимость силы упругости от координаты движения
Рис. 4. Зависимость силы упругости от координаты движения
Видно, что если отложить на графике зависимость модуля силы упругости от модуля координаты груза, затем проделать описанное выше разбиение на маленькие участки, то величина работы на каждом маленьком участке численно равна площади фигуры, ограниченной графиком: осью абсцисс и двумя перпендикулярами к этой оси (см. рис. 5).
Площадь фигуры
Рис. 5. Площадь фигуры
Если просуммировать значение работы на каждом участке (площадь маленьких фигур), то получим площадь большой фигуры, показанной на рис. 6.
спс
1. С. увеличилась, вследствие теплопередачи (кинетическая энергия возросла)
2. А) Диффузия наблюдается только в газах, жидкостях и твёрдых телах.
Так как диффузия наблюдается во всех телах и агрегатных состояниях вещества
3. D) Излучением
4. В) 351 К.
Объяснение:так как 1 градус цельсия равен 273 градусам в кельвинах следовательно
X=78+273=351
5.
6. а) 15 минут в) 40 минут с) плавление
7. А) молекулы не изменились,а вот расстояние между ними увеличилось вследствие перехода воды в пар. Движение молекул стали быстрее.
В) температура кипения зависит от давления воздуха над поверхностью жидкости
чем выше в гору, тем меньше давление
тем ниже температура кипения.
8. Равновесие весов нарушается, потому что воздух не состоит из одного углекислого газа, а является смесью газов, и плотность воздуха иная, нежели плотность углекислого газа. С течением времени в открытом сосуде будет происходить диффузия; углекислый газ будет диффундировать наружу, а газы, составляющие воздух -- внутрь, что приведет к изменению массы содержимого сосуда. Поскольку углекислый газ тяжелее воздуха, чаша весов, на которой стоит сосуд, с течением времени поднимется. Это свидетельствует о явлении диффузии.
9. t1= -20 градусов цельсия
t1=40 градусов цельсия до -40 градусов цельсия
Объяснение: