Билет № 11.

1. Второй закон Ньютона. Сила и масса тела. Инертная и гравитационная массы. Основные типы сил. Результирующая сила – причина изменения движения. Примеры применения второго закона Ньютона. Алгоритм для решения задач на применение законов Ньютона.

Второй закон Ньютона : произведение массы тела на его ускорение равно действующей на него силе:

F = ma.

Количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорение, называют в механике силой.

F

F=ma

[F] = H

Динамометр

За единицу силы в Международной системе за единицу принимается сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1м/с².

Величину равную отношению модуля силы к модулю ускорения, называют массой (точнее, инертной массой).

Гравитационная масса – масса, определяющая способность тел препятствовать друг другу.

Инертная масса – масса, определяющая инертные свойства, т.е. его способность приобретать определённое ускорение под действием данной силы.

Основные типы сил:

1. Гравитационные силы (силы всемирного тяготения) действуют между всеми телами – все тела притягиваются друг к другу.

2. Электромагнитные силы – действуют между частицами, имеющими электрические заряды.

3. Ядерные силы – оказываются заметным образом только внутри атомных ядер – саамы мощные силы в природе.

4. Слабые взаимодействия – вызывают превращения элементарных частиц друг в друга.

В жизни на тело (одно) действует сразу несколько сил. Что же в этом случае будет происходить с телом? Для этого необходимо найти результат общего действия на тело всех этих сил, т.е. нам надо найти такую силу, которая будет оказывать такое же действие, как все силы, действующие на тело. Эту силу назвали равнодействующей или результирующей. Что бы найти равнодействующую силу, необходимо сложить силы, действующие на тело.

Если на тело действует несколько сил, то каждая сила независимо от других сил будет вызывать ускоренное движение тела в направлении своего действия. Общий (итоговый) результат действия всех сил сообщает телу ускорение только в одном направлении или же не изменяет состояние движения или состояние покоя тела.

Алгоритм: внимательное прочтение задачи и её представление запись «дано» и «найти» колонка с системой СИ рисунок запись второго закона Ньютона решение проверка размерности вычисления ответ.

2. Короткое замыкание. Предохранители. Расчёт силы тока при коротком замыкании.

3. Открытие нейтрона. Опыты Чедвика. Протонно-нейтронная модель ядра атома. Ядерные силы. Объяснение наличия изотопов.

Немецкие учёные Боте и Беккер при бомбардировке - частицами атомов лития и бериллия в 1930 г. обнаружили испускание новых, доселе неизвестных частиц, которые очень плохо взаимодействовали с веществом и свободно проходили через слой свинца толщиной 20 см. Аналогичные опыты ставили и французские учёные Ирен и Фредерик Жолио – Кюри (рис).

Они на пути появляющихся лучей ставили парафиновую пластину. Исследователи ожидали, что из богатой протонами парафиновой пластины вылетят протоны. Аналогичные опыты были поставлены и английским учёным Дж.Чедвиком – учеником Резерфорда. Ещё раньше Резерфордом было высказано предположение, что в состав атомного ядра входит пока неизвестная, нейтральная тяжёлая частица, подобная протону. Чедвик сразу же приступил к бомбардировке - частицами бериллия и исследовал свойства неизвестного излучения.

Используя законы сохранения энергии и импульса, он рассчитал массу неизвестной частицы. Учёный установил, что неизвестным источником излучения является поток электрически нейтральных частиц. Масса «незнакомки» оказалась близкой массе протона.

Пророчество Резерфорда, высказанное им ещё в 1920 г., о том, что в состав атомного ядра входит массивная, как протон, нейтральная частица, сбылось. И тогда же гипотетическую частицу назвали нейтроном. Электрический заряд нейтрона равен 0, поэтому эта частица обладает высокой проникаемостью через вещество. Масса нейтрона = 1,6749 10^-27кг. Обозначение нейтрона ¹₀n, электрически нейтрален, относительная атомная масса близка к единице.

Протонно-нейтронная модель ядра. После открытия нейтрона советский учёный Иваненко в 1932 году высказал гипотезу о том, что атомные ядра состоят только из Z протонов и N нейтронов. Эта же гипотеза чуть позже (в этом же году) была высказана немецким физиком Гейзенбергом. Взгляды учёных быстро получили всеобщее признание и явились основой для создания современной теории атомного ядра.

Атом в нормальном состоянии электрически нейтрален, поэтому заряд протонов в ядре по модулю должен быть равен заряду электронов в атоме, значит, число протонов равно числу электронов в электронных оболочках. Число протонов в ядре, называемое зарядовым числом, обозначают буквой Z. Зарядовое число равно порядковому номеру соответствующего химического элемента в периодической таблице Менделеева.

Согласно современным представлениям, массовое число ядра А представляет собой всеобщее число частиц – протонов и нейтронов, находящихся в ядре и называемых нуклонами. А=Z+N.

Ядерные силы - это силы внутри ядра, которые не дают разлететься нуклонам и обеспечивают их особо сильную связь.

Свойства ядерных сил: 1) сильные; 2) короткодействующие; 3) зарядовая независимость; 4) свойство насыщения (которое указывает на то, что в ядре нуклон взаимодействует не со всеми окружающими нуклонами, а только с ближайшими); 5) обменный характер.

Изотопы. Массы атомов измерены с большой точностью. При этих измерениях были обнаружены изотопы – это разновидности атомов данного химического элемента, обладающие одинаковым зарядом, но различающиеся массой. Измерение масс изотопов показывает, что они всегда выражаются в а.е.м. числами, близкими к целым. Атомные массы изотопов называют изотопными массами. Например, в природе встречаются следующие изотопы ядра атома аргона с Z =18 (с числом нейтронов в ядре N=18; 20; 22): ³⁶₁₈Ar, ³⁸₁₈Ar, ⁴⁰₁₈Ar. Количество электронов в оболочках одинаково, поэтому химические свойства изотопов также одинаковы. А массы ядер различны, поэтому в их физических свойствах имеются различия.