ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ІНДИВІДУАЛЬНИХ ЗАВДАНЬ

Підсумкові завдання мають два рівня складності. При розв’язанні завдання І-го рівня (підстановочні і графічні задачі) доцільно дотримуватися таких рекомендацій:

· Встановити, які фізичні закони відповідають змісту даного завдання.

· Записати коротко дані умови.

· Розв’язати задачу в загальному вигляді, отримавши «робочу формулу», тобто виразити шукані величини через задані.

· Провести обчислення.

· Представити (якщо це потрібно) результати у вигляді графічних залежностей шуканих фізичних величин від часу або від координати.

· Для завдання № 1.2 необхідно зробити рисунок тіла, що обертається, і зазначити напрямки всіх векторних величин.

При розв’язанні завдань необхідно правильно виконувати обчислення. При визначені чисельних значень фізичних величин - брати їх в одній системі одиниць. Щоб полегшити визначення порядку обчислюваної величини, корисно представляти їх у вигляді чисел, близьких до одиниці, помноженої на 10 у відповідному ступені (наприклад, замість 247 підставляємо , замість пишемо і т.д.). Також важливо пам'ятати, що числове значення фізичної величини завжди є наближеним. Зокрема, точність значення обчисленої величини не може перевищувати точності початкових даних.

Уміння аналізувати графічні залежності - важлива складова професійної підготовки інженера, оскільки для відповіді на багато питань досить проаналізувати графік. Тому при виконанні роботи доцільно також ретельно ставитися до виконання графічних завдань. Для побудови графіка необхідно вибрати зручний масштаб, кути з осями координат повинні складати приблизно 45 .

При виконанні завдань ІІ рівня складності необхідно мати на увазі, що розв’язання задач вимагає уміння аналітично мислити, оскільки знання законів фізики передбачає не тільки формулювання цих завдань, але й застосування їх у конкретних випадках. При розв’язанні задач слід використовувати інформацію, отриману на лекціях не тільки з фізики, але й з математики.

 

 

ЗАВДАННЯ ДЛЯ МОДУЛЬНОГО КОНТРОЛЮ

Модуль 4

Механічні і електромагнітні коливання і хвилі

Завдання:

· Розв’язати підстановочні і графічні задачі, використовуючи дані з таблиць 1, 2 і комбіновані задачі (за вказівкою викладача).

· Результати розв’язання підстановочних задач і відповіді на теоретичні питання занести до тест-карт 1, 2 додатка Б.

· Виконати контрольну роботу № 1.

Підстановочні (з виконанням обчислень) і графічні задачі

Задача 4.1.1

Маса матеріальної точки г, амплітуда її гармонічних коливань - , період коливань - , зміщення точки від положення рівноваги в початковий момент часу .

Записати рівняння залежності від часу:

- зміщення ;

- швидкості ;

- прискорення ;

- сили ;

- енергій кінетичної , потенціальної , повної .

Побудувати графіки залежності цих величин від часу в межах одного періоду.

Знайти середнє значення швидкості за час, що дорівнює одному періоду коливань.

Значення всіх величин, необхідних для розв’язання задач, наведені в табл. 4.

Таблиця 4. - Дані до задач 4.1.1,4.1.2

№ варіанту
, см 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
, см 0,25 0,5 1,29 1,0 1,25 2,58 1,75 3,2 2,25 4,3
, с

Задача 4.1.2

Для згасаючих коливань (коефіцієнт згасання ) написати рівняння:

- зміщення ;

- швидкості .

Побудувати графіки залежності цих величин від часу в межах одного періоду.

Для розв’язання задачі використовувати початкові дані, наведені в табл.4. Вважати, що початкова амплітуда дорівнює амплітуді (табл.4.)

Задача 4.2.1

Коливальний контур складається з конденсатора ємністю і котушки індуктивністю . Активний опір . Конденсатор заряджений до .

Для даного контуру написати рівняння:

- напруги на конденсаторі ;

- сили струму ;

- енергій електричного поля , магнітного поля та повної .

Побудувати графіки залежності цих величин від часу в межах одного періоду.

Знайти середні значення кінетичної і потенціальної енергії за один період коливань.

Значення всіх величин, необхідних для розв’язання задачі, наведені в табл.5.

Таблиця 5. - Дані до задач 4.2.1, 4.2.2

№ варіанту
, мкФ 0,2 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02
, Гн 0,23 0,25 0,32 0,38 1,6 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0
, Кл

Задача 4.2.2

Для згасаючих коливань (активний опір Ом, початкові дані – див. табл. 5) написати рівняння:

- різниці потенціалів між пластинами конденсатора;

- сили струму.

Побудувати графіки залежності цих величин від часу в межах одного періоду.

Комбіновані задачі

1 Початкова фаза гармонічних коливань . Через яку частину періоду швидкість матеріальної точки буде дорівнювати половині її максимальної швидкості?

2 Рівняння руху точки має вигляд Знайти моменти часу, в які досягаються максимальна швидкість і максимальне прискорення.

3 Максимальна кінетична енергія коливань тягарця, підвішеного до пружини, становить Дж, при цьому амплітуда коливань см. Знайти жорсткість пружини.

4 Залізобетонний будівельний блок масою кг при підійманні його краном коливається. На яку висоту може піднятися блок під час коливання, щоб при подальших коливаннях сила натягу троса не перевищувала 9,2кН. Знайти швидкість при проходженні блоком положення рівноваги.

5 На вісь електромеханічного вібратора (електродвигуна) насаджено ексцентрик масою кг. Відстань центра його маси від центра обертання мм. Визначити амплітудне значення сили і частоту вібрації , якщо частота обертання вала двигуна об/хв. Як, маючи два однакові вібратори, отримати коливання, що відбуваються у вертикальному напрямку?

6 Залізобетонний виріб формується на вібромайданчику при коливаннях амплітудою 0,3мм і частотою Гц. Знайти максимальну швидкість і відношення відцентрової (змушуючої) сили до сили тяжіння. За яких умов виріб може відокремитися від вібромайданчика?

7 При роботі з пневматичним відбійним молотком для операторів допустимою вважається швидкість мм/с при частоті Гц. Записати рівняння коливань, що діють на руки оператора. Знайти амплітуду віброприскорення , що визначає допустиму тривалість безперервної роботи з відбійним молотком.

8 Період згасаючих коливань ; логарифмічний декремент загасання æ = ; початкова фаза . При зміщення матеріальної точки см. Написати рівняння цього коливання. Побудувати графік цього коливального руху в межах двох періодів.

9 Знайти логарифмічний декремент æ математичного маятника, якщо за час 1хв амплітуда коливань зменшилася в 2 рази. Довжина маятника 1м.

10 Рівняння незгасаючих коливань має вигляд (см). Знайти рівняння хвилі, якщо швидкість поширення коливань 300м/с. Написати рівняння коливання для точки, віддаленої на 600м від джерела коливань, зобразити графічно цей процесс. Написати і зобразити графічно рівняння хвилі в момент часу c після початку коливань.

11 Зміщення від положення рівноваги точки, віддаленої від джерела коливань на см, у момент часу дорівнює половині амплітуди. Знайти довжину хвилі .

12 Знайти положення вузлів та пучностей і побудувати графік стоячої хвилі, якщо: а) відбиття відбувається від менш пружного середовища; б) відбиття відбувається від більш пружного середовища. Довжина біжучої хвилі см.

13 Знайти довжину хвилі , якщо відстань між першою і четвертою пучностями стоячої хвилі см.

14 Тонкий стрижень довжиною закріплено з двох кінців. Знайти можливі власні частоти поздовжніх коливань. Розв’язати задачу для випадку, коли закріплений один кінець стрижня.

15 Яку індуктивність треба увімкнути в коливальний контур, щоб при ємності 2мкФ отримати частоту Гц?

16 Котушка індуктивністю мкГн приєднана до плоского конденсатора площею пластини м2 і відстанню між пластинами 0,1мм. Знайти діелектричну проникність середовища, що заповнює простір між пластинами, якщо контур настроєно на довжину хвилі 750м.

17 Коливальний контур складається з конденсатора ємністю 2,2 нФ і котушки довжиною 20см, яка виготовлена з мідного дроту діаметром 0,5мм. Знайти логарифмічний декремент згасання æ коливань.

18 Коливальний контур має ємність пФ і індуктивність мГн. Логарифмічний декремент згасання æ =0,005. За який час внаслідок згасання втратиться 99% енергії контура?

19 Котушка довжиною см і радіусом см має обмотку з 1000 витків мідного дроту, площа поперечного перерізу якої мм2. Котушка увімкнена в коло змінного струму частотою =50Гц. Яку частину повного опору котушки складають активний та індуктивний опори?

20 Конденсатор ємністю мкФ і резистор опором Ом увімкнені послідовно в коло змінного струму частотою Гц. Яку частину напруги , прикладеної до цього кола, складають падіння напруги на конденсаторі і на резисторі ?

Контрольна робота №1

· Розв’язати чотири комбіновані задачі за варіантом.

· Скласти таблицю аналогій між величинами, що характеризують механічні і електромагнітні коливання і хвилі.

· Навести приклади використання матеріалу цього модуля в будівельній індустрії.

 

 

Модуль 5

Хвильова і квантова оптика

Завдання:

· Написати реферат на тему “Хвильові і квантові властивості світла”.

· Розв’язати комбіновані задачі (відповідно з завданням викладача).

· Виконати розрахунково-графічну роботу “Теплове випромінювання”.

· Відповіді на теоретичні питання і результати, отримані при виконанні розрахунково-графічної роботи, занести до тест-карт 3, 4 додатка Б.

· Виконати контрольну роботу № 2.

План реферату “Хвильові і квантові властивості світла”:

· Дати визначення таких оптичних ефектів: інтерференції, дифракції, поляризації, фотоефекту, ефекту Комптона.

· Сформулювати умови спостереження цих ефектів.

· Накреслити пояснювальні схеми.

· Навести приклади використання цих ефектів у науці та техніці.

· Виконати конкретні розрахунки (розв’язати задачі), що ілюструють використання хвильових і квантових властивостей світла в наукових дослідженнях і техніці.

Комбіновані задачі

1 У досліді Юнга отвори освітлювали монохроматичним світлом ( 600нм). Відстань між отворами 1мм, відстань від отворів до екрана 3м. Знайти положення трьох перших світлих смуг.

2 Відстань між двома когерентними джерелами і становить 2мм. Вони випромінюють хвилі довжиною 500нм. Знайти різницю ходу променів для точки спостереження, яка знаходиться на екрані, віддаленому від площини, де розташовані джерела світла, на відстань м Мінімум чи максимум інтенсивності світла спостерігатиметься в цій точці?

3 Відстань між двома когерентними джерелами світла довжиною хвилі 640нм дорівнює 0,9мм, відстань до екрана 3,5м. Скільки світлих смуг припадає на 1см ширини екрана? Яка відстань між центрами світлих і темних смуг?

4 Установка для отримання кілець Ньютона освітлюється монохроматичним світлом, який падає перпендикулярно до поверхні пластинки. Спостереження ведеться у відбитому світлі. Радіуси двох сусідніх темних кілець дорівнюють мм і мм. Радіус кривизни лінзи м. Знайти порядкові номери кілець і довжину хвилі падаючого світла.

5 В інтерферометрі Жамена дві однакові трубки довжиною 15см заповнено повітрям. При заміні заповнювача на кисень однієї з трубок інтерференційна картина змістилася на шість смуг при довжині хвилі падаючого світла нм. Знайти показник заломлення кисню, знаючи показник заломлення повітря 1,000292≈1.

6 Пучок білого світла падає перпендикулярно до поверхні скляної пластинки товщиною мкм. Показник заломлення скла 1,5. Визначити довжини хвиль в межах видимого спектра (від 400 до 700нм), які підсилюються у відбитому світлі?

7 На поверхню скляного об'єктива ( 1,5) нанесено тонку плівку, показник заломлення якої 1,2 («просвітлювальна плівка»). При якій найменшій товщині цієї плівки буде спостерігатися максимальне послаблення відбитого світла в середній частині видимого спектра?

8 На дифракційну гратку перпендикулярно до її площини падає пучок світла. Щоб побачити червону лінію ( нм) в спектрі другого порядку, зорову трубу довелося встановити під кутом =300 до осі коліматора. Знайти сталу дифракційної гратки. Яке число штрихів нанесено на одиницю довжини цієї гратки?

9 Дифракційна гратка шириною 1см має 2000 штрихів. Яку кількість спектрів від цієї гратки можна спостерігати на екрані необмежених розмірів при освітленні її світлом довжиною хвилі 694нм?

10 На дифракційну гратку перпендикулярно до її площини падає пучок світла. Натрієвая лінія ( 580нм) дає в спектрі першого порядку кут дифракції 17 8 . Деяка лінія дає в спектрі другого порядку кут дифракції 24 12 . Знайти довжину хвилі цієї лінії і число штрихів на одиницю довжини гратки.

11 Під яким кутом до горизонту повинно знаходитися Сонце, щоб його промені, відбиті від поверхні озера, були найповніше поляризовані?

12 Знайти показник заломлення скла, знаючи, що при відбитті від нього світла промінь буде повністю поляризований при куті заломлення .

13 Пучок плоскополяризованого світла ( нм) падає на пластинку ісландського шпату перпендикулярно до його оптичної осі. Знайти довжини хвиль і звичайного і незвичайного променів в кристалі, якщо показники заломлення ісландського шпату для звичайного і незвичайного променів дорівнюють =1,66, 1,49.

14 Знайти кут між головними площинами поляризатора і аналізатора, якщо інтенсивність природного світла, яке проходить через поляризатор і аналізатор, зменшується в 4 рази.

15 Визначити напруження в навантаженій моделі колони перерізом см2, виконаної з оргскла, якщо вона мала рівномірне зелене забарвлення, відповідне оптичній різниці ходу звичайного і незвичайного променів 200нм. Коефіцієнт фотопружності дорівнює 5,71 м2/Н.

 

16 Знайти температуру печі, якщо відомо, що випромінювання з отвору в ній площею 6,1см2 має потужність 34,6Вт. Випромінювання вважати близьким до випромінювання чорного тіла.

17 Яку потужність випромінювання має Сонце? Випромінювання Сонця вважати близьким до випромінювання чорного тіла. Вважати що температура поверхні Сонця 5800К.

18 Чорне тіло має температуру =2900К. В результаті охолодження тіла довжина хвилі, на яку припадає максимум спектральної густини енергетичної світності, змінилася на мкм. До якої температури охолонуло тіло?

19 Колектор сонячного термогенератора для нагріву води має вигляд спіралі, змонтованої на платформі чорного кольору та захищеної скляною кришкою. За три години вода в тридцятиметровій трубі діаметром 25см нагрівається від 200 до 550С. Знайти зміну довжини хвилі ,на яку припадає максимум випромінюваної енергії. Яка кількість теплоти передається воді?

20 Поверхня тіла нагріта до температури К. Потім одну половину цієї поверхні ще нагріли на K, а другу - охолодили на К. У скільки разів зміниться енергетична світність поверхні цього тіла?

21 Довжина хвилі світла, яка відповідає червоній межі фотоефекту, дорівнює для деякого металу 275нм. Знайти роботу виходу електрона з металу, максимальну швидкість електронів, що вириваються з металу світлом довжиною хвилі 180нм, і максимальну кінетичну енергію електронів.

22 Обчислити сталу Планка , якщо відомо, що електрони, які вириваються з металу світлом частотою Гц, повністю затримуються напругою 6,6В, а вирвані світлом частотою 4,6 10 Гц –напругою В.

23 Визначити максимальну швидкість фотоелектронів, що вириваються з поверхні цинку (робота виходу =4еВ), при опромінюванні його випромінюванням довжиною хвилі 2,47пм.

24 Якою була довжина хвилі падаючого рентгенівського випромінювання, якщо при комптонівському розсіюванні його графітом під кутом довжина хвилі розсіяного випромінювання дорівнює 25,4пм?

25 Рентгенівські промені довжиною хвилі 20пм зазнають комптонівського розсіяння під кутом . Знайти зміну довжини хвилі рентгенівських променів при розсіянні, енергію та імпульс електрона віддачі.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти