2014_bogdanov_fisika
.pdf
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
Пример 28. Кинетическая энергия Т электрона равна 1 МэВ. Определить скорость электрона.
Решение. Релятивистская формула кинетической энергии
|
|
1 |
|
|
T = E |
|
|
-1 |
|
|
|
|||
|
|
|||
0 |
|
1 − β |
2 |
|
|
|
|
|
Выполнив относительно β преобразования, найдем скорость частицы,
выраженную в долях скорости света ( β = υ ): c
β = |
(2E0 |
+ T ) ×T |
, |
(1) |
|
E0 |
+ T |
||||
|
|
|
где E0= m × c2 =0,511 МэВ — энергия покоя электрона.
Вычисления по этой формуле можно производить в любых единицах энергии, так как наименования единиц в правой части формул сократятся и в результате подсчета будет получено отвлеченное число.
Подставив числовые значения Е0 и Т в мегаэлектрон-вольтах, получим
β=0,941.
Так как υ = β × c , то
υ = 2,82 ×108 м/с.
Чтобы определить, является ли частица с кинетической энергией Т релятивистской или классической, достаточно сравнить кинетическую энергию частицы с ее энергией покоя.
Если T
E0 1, частицу можно считать классической. В этом случае релятивистская формула (1) переходит в классическую:
β = |
2T |
, илиυ = |
2T |
. |
|
|
|||
|
E0 |
m |
||
Пример 29. Определить релятивистский импульс р и кинетическую энергию Т электрона, движущегося со скоростью υ = 0,9 × c (где с — скорость
света в вакууме).
Р е ш е н и е . Релятивистский импульс
p = |
m ×υ |
(1) |
|
1 - β 2 |
|||
|
|
После вычисления по формуле (1) получим
p= 5,6 ×10−22 кг·м/с.
Врелятивистской механике кинетическая энергия Т частицы
|
1 |
|
|
|
T = m × c2 |
|
-1 . |
(2) |
|
|
|
|||
|
|
|||
|
1 − β |
2 |
|
|
|
|
|
|
50
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
Сделав вычисления, найдем
T=106 фДж.
Во внесистемных единицах энергия покоя электрона m × c2 =0,511 МэВ. Подставив это значение в формулу (2), получим
Т=0,66 МэВ.
Пример 30. Релятивистская частица с кинетической энергией T = m × c2 (m – масса частицы) испытывает неупругое столкновение с такой же покоящейся (в лабораторной системе отсчета) частицей. При этом образуется составная частица. Определить: 1) массуM составной частицы; 2) ее кинетическую энергию Т'.
Решение. 1. Для того чтобы найти массу составной частицы, воспользуемся инвариантностью величины
E2 - p2 × c2 . |
(1) |
До столкновения (в лабораторной системе отсчета): полная энергия частиц
E = 2m × c2 + T = 3m × c2 ,
импульс частиц
p = 1 T × (T + 2m × c2 ) = 3m × c , c
E2 - p2 × c2 = 9m2 × c4 - 3m2 × c4 = 6m2 × c4 .
После столкновения (в системе отсчета связанной с составной части-
цей):
энергия и импульс составной частицы
E¢ = M × c2 , p¢ = 0 ,
E¢2 - p¢2 × c2 = M 2 × c4 .
В силу инвариантности величины (1)
E2 - p2 × c2 = E¢2 - p¢2 × c2 .
Тогда масса составной частицы:
M = 6m .
2. Скорость составной частицы (равна скорости центра масс частиц до столкновения):
u = |
p × c2 |
= |
3 |
c . |
|
E |
3 |
||||
|
|
|
Кинетическая энергия составной релятивистской частицы:
T ′ = M × c2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
u 2 |
|||||
|
|
||||
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
||||
|
|
c |
|||
-1 = (3 - 6 )m × c2 = 0,55m × c2 .
51
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
Задачи
1.Два тела бросили одновременно из одной точки: одно – вертикально вверх, другое – под углом 600 к горизонту. Начальная скорость каждого тела 25 м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти расстояние между телами через 1,7 с.
2.Две частицы движутся с ускорением g в однородном поле силы тяжести. В начальный момент частицы находились в одной точке и имели скорости 3 м/с и 4 м/с, направленные горизонтально и в противоположные стороны. Найти расстояние между частицами в момент, когда векторы их скоростей окажутся взаимно перпендикулярными.
3.Кабина лифта, у которой расстояние от пола до потолка равно2,7 м, начала подниматься с постоянным ускорением 1,2 м/с2. Через 2 с после начала подъема с потолка кабины стал падать болт. Найти: а) время свободного падения болта; б) перемещение и путь болта за время свободного падения в системе отсчета, связанной с шахтой лифта.
4.В момент времени t=0 частица вышла из начала координат в проти-
воположном |
направлении |
оси |
x. Ее скорость меняется по закону |
υ = υ0 × (1 - t T ) |
, где υ0 - |
вектор |
начальной скорости, модуль которого |
υ0 = 10 см/с, Т=5 с. Найти: а) координату х частицы в моменты времени 6 с,
10 с и 20 с; б) момент времени, когда частица будет находиться на расстоянии 10 см от начала координат; в) путь S, пройденный частицей за первые 4
и8 с; изобразить примерный график S(t).
5.Материальная точка движется прямолинейно с ускорением а=5 м/с2. Определить на сколько путь, пройденный точкой в n-ю секунду, будет больше пути, пройденного в предыдущую секунду. Принять υ0 = 0 .
6.Велосипедист ехал из одного пункта в другой. Первую треть пути он проехал со скоростью υ1 = 18 км/ч. Далее половину оставшегося времени он
ехал со скоростью υ2 = 22 км/ч, после чего до конечного пункта он шел пешком со скоростью υ3 = 5 км/ч. Определить среднюю скорость велосипедиста.
7.Тело брошено с начальной скоростью с высоты h=2,4 м вверх под углом α =350 к горизонту и упало на расстоянии l=37 м от места бросания. Найти начальную скорость тела.
8.Тело брошено с вышки в горизонтальном направлении со скоростью 20 м/с. Определить скорость тела и ее направление в конце второй секунды после начала движения.
9. Твердое тело вращается вокруг неподвижной оси по закону ϕ = а × t - b × t 3 , где а=6 рад/с, b=2 рад/с3. Найти: а)средние значения угловой скорости и углового ускорения за промежуток времени от начала вращения до остановки; б) угловое ускорение в момент остановки тела.
10. Точка движется по окружности радиусом R= 30 см с постоянным угловым ускорением. Определить тангенциальное ускорение аτ точки, если
52
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
известно, что за время 4 с она совершила три оборота и в конце третьего оборота ее нормальное ускорение аn =2,7 м/с2.
11.На верхнем конце наклонной плоскости укреплен легкий блок, че-
рез который перекинута нить с грузами m1=5,1 кг и m2=2,2 кг на концах. Груз m1скользит вниз по наклонной плоскости, поднимая висящий на другом конце нити груз m2. Угол наклонной плоскости с горизонтом α =370, коэффициент трения между грузом m1 и плоскостью равен 0,1. Определить ускорение грузов.
12.На верхнем конце наклонной плоскости укреплен легкий блок, че-
рез который перекинута нить с грузами m1=1,7кг и m2=0,4 кг на концах. Груз m1скользит вниз по наклонной плоскости, поднимая висящий на другом конце нити груз m2. Угол наклонной плоскости с горизонтом α =480, ускорение грузов а=2,1 м/с2. Определить коэффициент трения между грузом m1 и плоскостью.
13.На разных склонах наклонной плоскости, образующих с горизон-
том углы α1 = 320 и α 2 = 480, находятся грузы m1=3,3кг и m2. Нить, связываю-
щая грузы, перекинута через легкий блок, укрепленный на вершине наклонной плоскости. Коэффициент трения между грузами и наклонной плоскостью равен 0,1, ускорение грузов а= - 1,2 м/с2 (а> 0, если система движется в сторону груза m2). Определить массу второго груза m2.
14. На разных склонах наклонной плоскости, образующих с горизонтом углы α1 = 650и α 2 = 350, находятся грузы m1=4,8кг и m2=5,6 кг. Нить, связывающая грузы, перекинута через легкий блок, укрепленный на вершине наклонной плоскости. Коэффициент трения между грузами и наклонной плоскостью равен 0,12, ускорение грузов а (а > 0, если система движется в сторону груза m2). Определить ускорение грузов а.
15.Шарик массой m=45г падает на горизонтальную поверхность стола
свысоты h1=2,4 м и, отскочив, поднимается на некоторую высоту h2. Время соударения t=0,49 мс, средняя сила взаимодействия шарика со столом
F=1200 Н. Найти h2.
16.Через блок перекинута нить, к концам которой подвешены гири
массами m1=m2=1 кг. Какую силу нужно приложить к одной из гирь, чтобы гири стали двигаться с ускорением а=3 м/с2? Массой блока пренебречь.
17.Автомобиль массой m=5000 кг движется со скоростью υ = 10 м/с по выпуклому мосту. Определить силу давления автомобиля на мост в его верхней точке, если радиус кривизны моста R=50 м.
18.Какую наибольшую скорость может развивать велосипедист, проезжая закругление R=50м, если коэффициент трения скольжения между шинами и асфальтом равен 0,3? Каков угол отклонения ϕ велосипеда от верти-
кали, когда велосипедист движется по закруглению?
19. Тело, двигаясь равноускоренно, соскользнуло с наклонной плоскости длиной l=2 м за время t=2 c. Определить коэффициент трения тела о плоскость. Угол наклона
53
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
20. Две лодки массами m1=250 кг и m2=370 кг идут параллельными курсами со скоростями υ1 =1,6 м/с и υ2 . Когда лодки оказываются рядом, из
каждой лодки в другую перекладывается мешок массой m=32 кг, после чего лодки продолжают двигаться параллельными курсами, но со скоростями u1и u2=2,1 м/с. Найти скорость u1.
21. Две лодки массами m1=310 кг и m2=160 кг идут параллельными курсами со скоростями υ1 и υ2 . Когда лодки оказываются рядом, из каждой лодки в другую перекладывается мешок массой m=25 кг, после чего лодки продолжают двигаться параллельными курсами, но со скоростями u1= -1,7 м/с и u2=2,8 м/с. Найти скорость υ1 .
22.Снаряд, летящий со скоростью υ = 750 м/с, разрывается на два ос-
колка массами m1=45 кг и m2=17 кг, разлетающиеся под углом α со скоростямиu1= 710 м/с и u2=900 м/с. Определить угол α .
23.Снаряд, летящий со скоростью υ = 550 м/с, разрывается на два ос-
колка массами m1=14 кг и m2=8 кг, разлетающиеся под углом α =950 со скоростями u1и u2=830 м/с. Определить скорость u1.
24.Человек массой m1=55 кг, стоящий на одном конце первоначально покоящейся тележки массой m2=120 кг и длиной l=4,5 м, прыгает со скоростью υ относительно земли под углом α = 250 к горизонту и попадает на другой конец тележки. Массу колес, а также силы сопротивления движению тележки не учитывать. Определить скорость υ .
25.Человек массой m1=45 кг, стоящий на одном конце первоначально покоящейся тележки масс m2=160 кг и длины l=3,5 м, прыгает со скоростью
υ= 5,5 м/с относительно земли под углом α к горизонту и попадает на дру-
гой конец тележки. Массу колес, а также силы сопротивления движению тележки не учитывать. Определить угол α .
26.В деревянный шар массой m1=8 кг, подвешенный на нити длиной l=1,8 м, попадает горизонтально летящая пуля m2=4 г. С какой скоростью летела пуля, если нить с шаром и застрявшей в ней пулей отклонилась от вертикали на угол α = 30? Размером шара пренебречь. Удар пули считать прямым, центральным.
27.Шар массой m1=5 кг движется со скоростью υ1 = 1 м/с и сталкива-
ется с покоящимся шаром массой m2=2 кг. Определить скорости шаров после удара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.
28.Шар массой m1=2 кг сталкивается с покоящимся шаром большей массы и при этом теряет 40% кинетической энергии. Определить массу m2 большего шара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.
29.Два груза массами m1=10 кг и m2=15 кг подвешены на нитях длиной l=2 м так, что грузы соприкасаются между собой. Меньший груз был отклонен на угол α = 600 и отпущен. На какую высоту поднимутся оба груза после удара? Удар считать неупругим.
30.Шайба массы m=50 г соскальзывает без начальной скорости по на-
клонной плоскости, составляющий угол α = 300 с горизонтом, и, пройдя по
54
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
горизонтальной плоскости расстояние l=50 см, останавливается. Найти работу сил трения на всем пути, считая всюду коэффициент трения 0,15.
31.Из пружинного пистолета с жесткостью пружины k=150 Н/м был произведен выстрел пулей массой m=8 г. Определить скорость пули при выстреле ее из пистолета, если пружина была сжата на 4 см.
32.Молот массой m1=5 кг ударяет о небольшой кусок железа, лежащий на наковальне. Масса наковальни m2=100 кг. Массой куска железа пренебречь. Удар неупругий. Определить КПД удара молота при данных условиях.
33.Если на верхний конец вертикально расположенной спиральной пружины положить груз, то она сожмется на 3 мм. На сколько сожмет пружину тот же груз, упавший на конец пружины с высоты 8 см?
34.Определить работу растяжения двух последовательно соединенных пружин жесткостями k1=0,5 кН/м и k2=1 кН/м, если первая пружина при
этом растянулась на l = 2 см.
35. Две пружины жесткостями k1=400 Н/м и k2=250 Н/м соединены параллельно. Определить потенциальную энергию данной системы при абсолютной деформации l = 4 см.
36.Из шахты глубиной h=600 м поднимают клеть массой m=3 т на ка-
нате, каждый метр которого имеет массу m1=1,5 кг. Какая работа совершается при поднятии клети на поверхность Земли? Каков КПД подъемного устройства.
37.Налетев на пружинный буфер, вагон массой m=16 т, двигавшийся
со скоростью υ = 0,6 м/с, остановился, сжав пружину на l = 8 см. Найти общую жесткость пружин буфера.
38.Цепь длиной l=2 млежит на столе, одним концом свисая со стола. Если длина свешивающейся части превышает 1/3 длины цепи, то цепь соскальзывает со стола. Определить скорость цепи в момент ее отрыва от стола.
39.Материальная точка массой m=2 кг двигалась под действием неко-
торой силы согласно уравнению |
s = A + B × t + C × t 2 + D × t 3 , где А=10 м, |
В= - 2 м/с, С=1 м/с2, D= - 0,2 м/с3. Найти мощность, развиваемую при дви- |
|
жении, в моменты времени t1 = 2 cи t2 |
= 5c. |
40. Платформа, имеющая форму диска, может вращаться около вертикальной оси. На краю платформы стоит человек. На какой угол повернется платформа, если человек пойдет вдоль края платформы и, обойдя ее, вернется в исходную точку? Масса платформы m1=240 кг, масса человека m2=60 кг. Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.
41. Маховик, вращающийся с постоянной угловой скоростью ω1 = 62,8 рад/с, при торможении начал вращаться равнозамедленно. Когда торможение прекратилось, вращение маховика снова сделалось равномерным, но уже с угловой скоростью ω2 = 37,7 рад/с. Определить угловое уско-
рение маховика и продолжительность торможения, если за время равнозамедленного движения маховик сделал N=50 оборотов.
42. Платформа в виде сплошного диска радиусом R=1,5 м и массой m1=180 кг вращается по инерции около вертикальной оси с частотой
55
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
ν = 10 об/мин. В центре платформы стоит человек массой m2=60 кг. Какую линейную скорость относительно пола помещения будет иметь человек, если он перейдет на край платформы?
43.По касательной к шкиву маховика в виде диска диаметром D=75 см
имассой m=40 кг приложена сила F=10 Н. Определить угловое ускорение и частоту вращения маховика через 10 с после начала действия силы, если радиус шкива R= 12 см. Силой трения пренебречь.
44.Нить с привязанными к ее концам грузами массой m1=50 гиm2=60 г перекинута через блок диаметром D=4 см. Определить момент инерции блока, если под действием силы тяжести грузов он получил угловое ускорение
ε = 1,5 рад/с2.
45.Маховик в виде диска массой m=50 кги радиусом R=20см был рас-
кручен до угловой скорости ω = 50 рад/с и затем предоставлен самому себе. Под влиянием трения маховик остановился. Найти момент сил трения, считая его постоянным, принимая во внимание, что: а) маховик остановился через 50 с; б) маховик остановился и до полной остановки сделал 200 оборотов.
46. На краю платформы в виде диска диаметром D=2 м, вращающийся по инерции вокруг вертикальной оси с частотой ν1 = 0,13 Гц, стоит человек массой m=70 кг. Когда человек перешел в центр платформы, она стала вращаться с частотой ν 2 = 0,16 Гц. Определить массу платформы.
47.Платформа в виде диска диаметром D=3 м и массой m1=180 кг может вращаться вокруг вертикальной оси. С какой угловой скоростью будет
вращаться платформа, если по ее краю пойдет человек массой m2=70 кг со скоростью υ = 1,8 м/с относительно платформы.
48.Блок, имеющий форму диска массой m=0,4 кг, вращается под действием силы натяжения нити, к концам которой подвешены грузы массами
m1=0,3 кги m2=0,7 кг. Определить силы натяжения нити по обе стороны блока.
49.На краю неподвижной скамьи Жуковского диаметром D=0,2 м и
массой m1=6 кг стоит человек массой m2=60 кг. С какой угловой скоростью начнет вращаться скамья, если человек поймает летящий на него мяч массой
m3=0,5 кг?
50.Маховик в виде сплошного диска радиусом R=20см и массой m=50 кг раскручен до частоты вращения ν = 8 Гц и предоставлен самому себе. Под действием силы трения маховик остановился через 50 с. Найти момент сил трения.
51.Маховик, массу которого m=5 кг можно считать распределенной по ободу радиуса R=20см, свободно вращается вокруг горизонтальной оси, проходящей через его центр, с частотой ν = 12 Гц. При торможении маховик останавливается через 20 с. Найти тормозящий момент и число оборотов, которые сделает маховик до полной остановки.
52.Вал в виде сплошного цилиндра массой m1=10 кг насажен на горизонтальную ось. На цилиндр намотан шнур, к свободному концу которого
56
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
подвешена гиря массой m2=2 кг. С каким ускорением будет опускаться гиря, если ее предоставить самой себе?
53.Сплошной цилиндр массой m=4 кг катится без скольжения по горизонтальной поверхности. Линейная скорость оси цилиндра υ = 1 м/с. Определить полную кинетическую энергию цилиндра.
54.Обруч и сплошной цилиндр, имеющие одинаковую массу m=2 кг, катятся без скольжения с одинаковой скоростью υ = 5 м/с. Найти кинетические энергии этих тел.
55.Шар катится без скольжения по горизонтальной поверхности. Полная кинетическая энергия шара 14 Дж. Определить кинетическую энергию поступательного и вращательного движения шара.
56.Определить линейную скорость центра шара, скатившегося без скольжения с наклонной плоскости высотой h=1 м.
57.Сколько времени будет скатываться без скольжения обруч с наклонной плоскости длинойl=2 м и высотой h=0,1 м.
58.Якорь мотора вращается с частотой ν = 1500 об/мин. Определить вращающий момент, если мотор развивает мощность N=500 Вт.
59.Пуля массой m=10 г летит со скоростью υ = 800 м/с, вращаясь около продольной оси с частотой ν = 3000 об/с.Принимая пулю за цилиндрик диаметра D=8 мм, определить полную кинетическую энергию пули.
60.Уравнение колебаний точки имеет вид: x = 2 × sin 5t . Определить максимальные значения скорости и ускорения точки.
61. Точка совершает гармонические колебания по закону x = x0 × sin(2πt + π / 6) . В какой момент времени ее потенциальная энергия равна кинетической энергии?
62. Тело массой m совершает колебания по закону x = x0 × sin ωt . Оп-
ределить силу, действующую на тело, и его максимальную кинетическую энергию.
63. Материальная точка массой m=50 г совершает гармонические ко-
лебания согласно уравнению x = x0 × cos 3π t м.Определить: а) возвращающую
2
силу F для момента времени t=0,5 с; б) полную энергию точки.
64. Математический маятник массой m=10 г и длиной l=10 мсовершает гармонические колебания по закону α = 0,25 × sin 2πt . Определить силу на-
тяжения в момент времени t=T/2.
65. Физический маятник совершает гармонические колебания около горизонтальной оси с периодом Т1=1,75 с. Если к нему прикрепить небольшой груз массы m=0,85 кг на расстоянииl ниже оси, то период колебаний будет равен Т2=2,05 с. Момент инерции маятника относительно оси
J=620 кг·см2.
66. За время t=75 c полная механическая энергия математического маятника длиной l=0,85 м уменьшилась в k раз. Период собственных колебаний маятника равен Т, логарифмический декремент затухания δ = 0,011. Определить k.
57
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
67.Начальная амплитуда колебаний математического маятника
А1=0,2 м. Амплитуда после 10 полных колебаний А10=0,01 м. Определить логарифмический декремент затухания и коэффициент затухания, если период колебаний Т=5 с. Записать уравнение колебаний.
68.Складываются два взаимно перпендикулярных колебания, выра-
жаемых уравнениями x = 2 × sinπt см и у = cosπ (t + 0,5) см. Найти уравнение
траектории и построить ее на чертеже, показав направление движения точки. 69. Материальная точка участвует одновременно в двух взаимно пер-
пендикулярных колебаниях, выражаемых уравнениями |
x = 2 × cos |
t |
см и |
|
|||
|
2 |
|
|
у= − cos t см. Найти уравнение траектории и построить ее на чертеже.
70.Ракета движется относительно земного наблюдателя со скоростью
υ= 0,99с . Какое время пройдет по часам земного наблюдателя, если по ча-
сам в ракете прошло 10 лет?
71. Два космических корабля стартуют с Земли в противоположных направлениях, каждый со скоростью υ = 0,5с относительно Земли. Найти:
а) чему равна скорость первого космического корабля относительно второго? б) чему равна скорость второго космического корабля относительно первого?
72. Две релятивистские частицы движутся в лабораторной системе отсчета со скоростями υ1 = 0,6с и υ2 = 0,9с вдоль одной прямой. Определить
их относительную скорость u в двух случаях: а) частицы движутся в одном направлении; б) частицы движутся в противоположных направлениях.
73.Найти скорость частицы, если ее кинетическая энергия составляет половину энергии покоя.
74.При какой скорости энергия тела на 1% превышает его энергию
покоя?
75.Электрон движется со скоростью υ = 0,6с . Определить релятивист-
ский импульс электрона.
76. Вычислить кинетическую энергию и импульс протона, летящего со скоростью υ = 8,3·107м/с. На сколько процентов вы ошибетесь, если воспользуетесь классическими формулами? Масса протона m p =1,67·1027кг.
77. Определить скорость электрона, если его кинетическая энергия: а) Т=4 МэВ; б) Т=1 кэВ. В каком из этих случаев можно было бы применить
классическую формулу T = m ×υ 2 ?
2
78.Определить кинетическую энергию релятивистской частицы (в единицах m × c 2 ), если ее импульс p = m × c .
79.Импульс релятивистской частицы p = m × c . Определить скорость частицы (в долях скорости света).
80.Электрон движется со скоростью υ = 0,8 ×с . Определить релятиви-
стский импульс электрона.
58
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
Физика : учебное пособие [для технических направлений бакалавриата заочной формы обучения] / сост.: В. И. Богданов, С. К. Корнейчук, О. Ю. Штрекерт
ГИДРОДИНАМИКА
· Расход жидкости в трубке тока: а) объемный расход QV = υ × S ;
б) массовый расход Qm = ρ ×υ × S , где S – площадь поперечного сечения трубки тока; υ – скорость жидкости; ρ – ее плотность.
· Уравнение неразрывности струи:
υ1 × S1 = υ2 × S2 ,
где S1 и S2 – площади поперечного сечения трубки тока в двух местах; υ1 и υ2 – соответствующие скорости течений.
· Уравнение Бернулли для идеальной несжимаемой жидкости в общем случае
|
|
ρ ×υ 2 |
ρ ×υ 2 |
|
|
|
|
|
||||
p1 + ρ × g × h1 |
+ |
|
1 |
= p2 + ρ × g × h2 + |
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где p1 и p2 – |
статические давления жидкости в двух сечениях трубки тока; υ1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ρ ×υ 2 |
ρ ×υ 2 |
||||
и υ2 – скорости жидкости в этих сечениях; |
|
1 |
|
и |
2 |
– динамические |
||||||
|
2 |
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
давления жидкости в этих же сечениях; h1и h2 |
– |
высоты их над некоторым |
||||||||||
уровнем; ρ × g × h1 |
и ρ × g × h2 – гидростатические давления. |
|||||||||||
· Скорость течения жидкости из малого отверстия в открытом широком сосуде:
υ = 2g × h ,
где h— глубина, на которой находится отверстие относительно уровня жидкости в сосуде.
· Формула Пуазейля. Объем жидкости (газа), протекающей за время t через длинную трубку:
V = π × r 4 × t × Dp ,
8η × l
где r — радиус трубки; l – ее длина; ∆p – разность давлений на концах трубки; η – динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения) жидкости.
· Число Рейнольдса для потока жидкости в длинных трубках:
Re = |
ρ × υ × d |
, |
|
η |
|||
|
|
где <υ> – средняя по сечению скорость течения жидкости; d – диаметр трубки,и для движения шарика в жидкости:
Re = ρ ×υ × d ,
η
где υ – скорость шарика; d—его диаметр.
59
Вологодский государственный университет. Научная библиотека
