Слайд 1Проблемные темы школьной физики: квазистатика, Бернулли, влажность, вязкость и др.
Ответы на сложные вопросы учащихся
М.Н. Осин
доцент кафедры общей физики МФТИ,
к.т.н.,
член жюри заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике,
член предметно-методической комиссии по олимпиадам Минобрнауки РФ,
тренер национальной сборной школьников России по физике
Тел. +7 916 476 3279
miosin@yandex.ru
Слайд 2План лекции
1. Закон Гука, модуль Юнга
2. Сила Архимеда в неинерциальных
системах
3. Трение покоя
4. Вязкость, зависимость вязкости от скорости
5. Уравнение Бернулли,
уравнение неразрывности
6. Электростатика и квазистатика
7. Сила Кулона и сила Лоренца
8. Влажность, переохлажденная жидкость, перенасыщенный пар
9. Теплоемкость газов
10. Температура
11. Обратимые и необратимые процессы, энтропия
12. Эквивалентная ЭДС
13. Квантование момента импульса
14. Принцип неопределенности
15. Размерность пространства
16. Темная материя
Слайд 31. Закон Гука, модуль Юнга
F = kx
= =
F/S – напряжение (stress)
= x/l – относительная деформация
Е –
модуль Юнга
k = SE/l
Даны две пружины из одинакового материала. Диаметры витков пружин 3 мм и 9 мм, их длины 1 см и 7 см, диаметры проволок 0,1 мм и 0,3 мм. Чему равна жесткость второй пружины, если жесткость первой 14 Н/м?
Слайд 42. Сила Архимеда в неинерциальных системах
Пассажиры (2016)
Слайд 53. Трение покоя
Закон Амонтона – Кулона F = N
Слайд 64. Вязкость, зависимость силы вязкости от скорости
1. A man, mass
90 kg, and a woman, who is lighter, are seated
at rest in a 20 kg canoe that floats upon a placid frictionless lake. The seats are 2.8 m apart and are symmetrically located on each side of the canoe’s center of mass. The man and woman decide to swap seats and the man notices that the canoe moves 30 cm relative to a submerged log during the exchange. The man uses this fact to determine the woman’s mass. (a) What is the woman’s mass? (b) Will the nerd completely ruin the date by showing the woman his calculations?
F = -kV = mV/t, mV = -kx = 0, x = 0 при k 0.
= dV/dy, = /
Слайд 75. Уравнение Бернулли,
уравнение неразрывности
Даниил Бернулли (1700-1782), швейцарский физик, механик и
математик, один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической
физики.
Уравнение неразрывности: VS = const
Учет силы Лоренца (МГД): jBx
Слайд 86. Электростатика и квазистатика
Критерии квазистатики:
1. Lхар
Для = 50 Гц /4 = 1500 км.
j >>
jсм (токи смещения, jсм = 0 dE/dt) или
хар >> 0/пр (пр - проводимость, j = прE)
Слайд 97. Сила Кулона и сила Лоренца
Одноименные заряды отталкиваются, а
однонаправленные токи
притягиваются. Почему?
Слайд 108. Влажность, переохлажденная жидкость, перенасыщенный пар
1. Скороварка
2. Солевая грелка
3. След
от самолета
4. Управление погодой
Слайд 119. Теплоемкость газов
1. Изохорный процесс: Cv = 3/2RT
2. Изобарический процесс:
Cp = 5/2RT
3. Изотермический процесс: CT = 0
4. Адиабатический процесс:
CA =
5. P = -aV+b: С < 0 (на участке).
Слайд 1210. Температура
1. Необходимо достижение распределения Максвелла (Больцмана) хар 1/(nv)
или vпоршня
– Т(К) < 0 (формально)
4. Гиперзвуковой поток (М>>1) – Тколеб>Т (в аэродинамической трубе), Тколеб< Т (в полете)
Слайд 1311. Обратимые и необратимые процессы, энтропия
dS = dQ/T
S = klnW
W
– число микросостояний
Слайд 1412. Эквивалентная ЭДС
Найдите ток, текущий через сопротивление R = 17
Ом, в схеме, изображенной на рисунке. Внутреннее сопротивление источника r
= 3 Ом, ЭДС = 10 В. Звено с сопротивлениями R1 = 1 Ом и R2 = 6 Ом повторяется 17 раз.
Слайд 1513. Квантование момента импульса
Mvr = nh/2 (Нильс Бор, 1913)
Еn =
- me4/2h2n2 = -13,6 эВ/n2
Я обнаружил серьезное затруднение: как может
электрон знать, с какой частотой он должен колебаться, переходя из одного стационарного состояние в другое? Мне кажется, что электрон знает заблаговременно, где он собирается остановиться (Резерфорд).
«Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то я жалею, что вообще имел дело с квантовой теорией! (Шредингер)
Слайд 1614. Принцип неопределенности
xp ≥ h/2
Падающий карандаш (m = 10 г,
l = 10 см)
Слайд 1715. Размерность пространства, темная материя