Программа автоматической обработки данных
Описанный метод статистической обработки реализован в компьютерной программе, текст которой на языке Фортран представлен в Приложении 2. Она выполняет по выбору пользователя три рода действий:
во-первых, склеивает серии данных, полученные при одинаковом числе магнитных шариков и напряжении на соленоиде (без этого склейка теряет смысл);
во-вторых, моделирует случайное блуждание частицы, учитывая её постоянный снос;
в-третьих,
производит обработку данных опыта или
моделирования с выдачей таблицы значений
величин M,
Q
и их ошибок
,
,
рассчитанных для заданного числа n
определённых выше промежутков времени
.
Проверка линейной зависимости величин M, Q от номера j взятого промежутка времени должна производиться графически (на миллиметровой бумаге или в компьютерных программах Grapher, Mathcad и др.) с учетом ошибок , . При графическом подтверждении указанной зависимости величин M, Q правомерно воспользоваться выданными в конце таблицы значениями скорости сноса u и коэффициента диффузии D с их погрешностями , , рассчитанными по формулам (7), (8).
Дополнительные задания
1.
Пользуясь соотношением (2), найдите
среднюю энергию
плоского движения частиц в системе
магнитных шариков. Рассчитайте эффективную
температуру
.
Будьте внимательны к размерностям
используемых величин.
2. Рассчитайте в системе СГС среднюю квадратичную скорость хаотического движения шайбы. (Знать её массу для этого не обязательно). Соотнесите полученное значение со скоростью сноса u.
3. Найдите среднюю квадратичную скорость магнитных шариков. (Их массу надо найти взвешиванием). Оцените давление, оказываемое ими на бортик коробки.
Контрольные вопросы
1. Можно ли найти подвижность реальных броуновских частиц путем эксперимента?
2. Почему жидкость по отношению к взвешенной в ней броуновской частице выступает как сплошная среда?
3. Для броуновской частицы диаметром d = 0.4 мкм, взвешенной в воде при комнатной температуре, найдите среднюю квадратичную скорость теплового движения. Рассчитайте число Рейнольдса. Правомерно ли применение к данному случаю формулы Стокса?
4. Какие косвенные доказательства справедливости молекулярно-кинетической теории и способы нахождения её фундаментальных констант вам известны?
Литература
1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 2. - М.: Наука, 1990. - §§ 64, 91, 93.
2. Кассандрова О. Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. М.: 1970. - § 3.
3. Булкин П. С., Попова И. И. Общий физический практикум. Молекулярная физика: Учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1988. - Лаб. раб. 7.2, 7.3.
4. Матвеев А. Н. Молекулярная физика. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1981. - §§ 4, 13.