- •Передмова
- •МЕХАНІКА
- •1. КІНЕМАТИКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •1.1. Основні поняття
- •1.4. Прямолінійний рух
- •1.5. Криволінійний рух. Рівномірний рух по колу
- •2. ДИНАМІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •2.1. Основні закони динаміки. Сила. Рівнодійна сила
- •2.2. Сили в механіці
- •2.4. Алгоритм розв’язання кількісних задач із фізики
- •2.5. Методичні рекомендації щодо розв’язання задач з динаміки
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ В МЕХАНІЦІ
- •3.1. Імпульс тіла. Імпульс сили
- •3.2. Закон збереження імпульсу
- •3.3. Реактивний рух
- •3.4. Енергія. Закон збереження енергії. Види енергії
- •3.5. Види механічної енергії та їх зв’язок з роботою
- •3.6. Механічна робота і потужність
- •3.7. Механічний удар
- •3.8. Прості механізми
- •4. МЕХАНІКА ТВЕРДОГО ТІЛА
- •4.1. Основні поняття
- •4.2. Умови і види рівноваги твердого тіла
- •4.3. Момент імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу
- •4.4. Зіставлення рівнянь механіки поступального й обертального рухів (табл. 2)
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ГІДРОСТАТИКА І АЕРОСТАТИКА
- •5.1. Тиск
- •5.2. Закон Паскаля
- •5.3. Гідростатичний тиск
- •5.4. Сполучені посудини
- •5.5. Гідростатичний парадокс
- •5.6. Гідравлічна машина
- •5.7. Закон Архімеда
- •5.8. Умови плавання тіл (табл. 3)
- •5.9. Атмосферний тиск, його вимірювання
- •5.10. Приклади розв’язання задач
- •6. ГІДРОДИНАМІКА І АЕРОДИНАМІКА
- •6.1. Струминна течія рідин і газів
- •6.2. Рівняння Бернуллі
- •6.3. Підйомна сила крила літака
- •6.4. Коефіцієнт лобового опору для тіл різної форми (табл. 4)
- •1. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ БУДОВИ РЕЧОВИНИ
- •1.1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування
- •2. ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ (ГАЗОВІ ЗАКОНИ)
- •2.2. Газові закони
- •2.3. Закон Дальтона
- •2.5. Середня довжина вільного пробігу молекул
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ВЛАСТИВОСТІ ПАРИ
- •3.1. Пара. Випаровування і конденсація
- •3.2. Насичена і ненасичена пара
- •3.3. Вологість повітря (відносна й абсолютна). Точка роси
- •3.4. Кипіння. Перегріта рідина
- •3.5. Приклади розв’язання задач
- •4.2. Поверхнева енергія. Поверхневий натяг
- •4.3. Явище змочування. Капілярні явища
- •4.4. Формула Лапласа
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ
- •5.1. Кристалічні та аморфні тіла. Їхні властивості
- •5.2. Типи твердих кристалів
- •5.3. Рідкі кристали
- •5.4. Дефекти кристалічних ґраток
- •5.5. Механічні властивості твердих тіл
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •6. ТЕПЛОВЕ РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ І РІДКИХ ТІЛ
- •6.1. Графік залежності потенціальної енергії взаємодії найпростіших молекул від відстані між ними (потенціальна яма)
- •6.2. Лінійне й об’ємне розширення твердих і рідких тіл
- •6.3. Особливості теплового розширення води
- •6.4. Приклади розв’язання задач
- •1.1. Внутрішня енергія ідеального газу
- •1.2. Робота ідеального газу. Її геометричне тлумачення
- •1.5. Питома теплоємність речовини
- •1.6. Питома теплота згоряння палива. ККД нагрівача
- •1.7. Змінювання агрегатного стану речовини
- •2. ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. АДІАБАТИЧНИЙ ПРОЦЕС
- •3. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ЕНТРОПІЯ
- •4. ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
- •ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
- •1. ЕЛЕКТРОСТАТИКА
- •1.1. Електричний заряд. Закон збереження заряду
- •1.7. Електризація тіл
- •2. ПОСТІЙНИЙ СТРУМ
- •2.1. Електричний струм. Сила струму. Густина струму
- •2.3. Послідовне і паралельне з’єднання провідників
- •2.4. ЕРС. Закон Ома для повного кола. З’єднання елементів
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. СТРУМИ ПРОВІДНОСТІ
- •3.2. Струм в електролітах
- •3.4. Струм у напівпровідниках
- •3.5. Струм у вакуумі (струм переносу)
- •3.6. Приклади розв’язання задач
- •4. МАГНЕТИЗМ
- •4.1. Магнітне поле. Магнітна індукція поля
- •4.2. Магнітне поле струму
- •4.3. Дія магнітного поля на рухомий заряд (сила Лоренца) і провідник зі струмом (сила Ампера). Правило лівої руки
- •4.4. Дія магнітного поля на рамку зі струмом. Магнітний потік
- •4.5. Закон взаємодії паралельних струмів
- •4.6. Магнітне поле у речовині
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
- •5.1. Явище електромагнітної індукції. Вихрове електричне поле
- •5.3. Індукційні струми в суцільних провідниках
- •5.4. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля
- •5.5. Електромагнітне поле. Теорія Максвелла в якісному вигляді
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •ФІЗИКА КОЛИВАНЬ
- •1. КОЛИВАЛЬНИЙ РУХ
- •1.1. Основні поняття
- •1.2. Гармонічні коливання
- •2. ЗМІННИЙ СТРУМ
- •2.1. Одержання змінного синусоїдного струму. Закономірності змінного струму
- •2.2. Діюче значення змінного струму
- •2.3. Опір змінному струму. Закон Ома для змінного струму
- •2.4. Електричний резонанс. Резонанс напруг. Резонанс струмів
- •2.5. Випрямлення змінного струму
- •2.6. Трансформація змінного струму
- •2.7. Змінний струм високої частоти
- •2.8. Приклади розв’язання задач
- •3. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ
- •3.2. Закономірності вільних електромагнітних коливань. Згасаючі коливання
- •3.3. Отримання незгасаючих електромагнітних коливань
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК
- •4.1. Поздовжні і поперечні хвилі. Промінь. Довжина хвилі. Фронт хвилі
- •4.2. Принцип Гюйгенса
- •4.3. Інтерференція хвиль
- •4.4. Дифракція хвиль
- •4.5. Звук. Звукові хвилі. Інтенсивність, висота і тембр звуку
- •4.6. Луна. Звуковий резонанс
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ
- •5.1. Випромінювання електромагнітних хвиль відкритим коливальним контуром
- •5.3. Принцип радіозв’язку. Модуляція і детектування (демодуляція)
- •5.4. Класифікація радіохвиль і особливості їх поширення
- •5.5. Приклади розв’язання задач
- •ОПТИКА
- •1. ХВИЛЬОВА ОПТИКА
- •1.1. Монохроматичне світло. Заломлення світла
- •1.2. Дисперсія світла
- •1.4. Інтерференція білого світла за Френелем
- •1.5. Інтерференція білого світла за Ньютоном. Кільця Ньютона
- •1.6. Дифракція білого світла
- •1.7. Поляризація світла
- •2. ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА
- •2.2. Закони відбивання світла
- •2.3. Закони заломлення світла. Повне відбивання світла
- •2.4. Хід променів через плоскопаралельну пластинку, призму
- •2.5. Сферичні лінзи
- •2.6. Око як оптична система
- •2.8. Сферичні дзеркала
- •2.9. Приклади розв’язання задач
- •3. ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА СПЕКТРИ
- •3.1. Люмінесценція
- •3.2. Інфрачервоні та ультрафіолетові промені
- •3.3. Рентгенівські промені
- •3.4. Спектри випромінювання. Спектри поглинання
- •3.5. Спектральний аналіз
- •1.1. Поняття про простір і час
- •1.2. Постулати СТВ. Перетворення Лоренца
- •1.4. Приклади розв’язання задач
- •2. КВАНТОВА ОПТИКА
- •2.1. Теорія Планка. Імпульс фотона
- •2.2. Фотоефект
- •2.3. Фотоелементи та їх застосування
- •2.4. Світловий тиск
- •2.5. Корпускулярно-хвильовий дуалізм
- •2.6. Хімічний вплив світла. Чорно-біла фотографія. Фотосинтез. Ланцюгові реакції
- •2.7. Приклади розв’язання задач
- •3. ФІЗИКА АТОМА
- •3.1. Планетарна модель атома Резерфорда
- •3.2. Постулати Бора. Борівські орбіти
- •3.3. Атом Гідрогену за Н. Бором
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
- •4.1. Відкриття протона і нейтрона
- •4.2. Теорія будови ядра
- •4.3. Енергія зв’язку ядра. Дефект маси
- •4.4. Природна радіоактивність
- •4.6. Часткове звільнення внутрішньоядерної енергії при екзотермічних ядерних реакціях
- •4.7. Закон радіоактивного розпаду
- •4.8. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ
- •5.1. Фізика елементарних частинок
- •5.2. Приклади розв’язання задач
- •Предметний покажчик
Сучасна фізика
Таким чином, утворюється ядро із Z = 84 і масовим чис-
лом A = 216.
За таблицею Менделєєва визначаємо, що це ядро ізотопу Полонію 21684Po.
Відповідь: ядро 21684 Po.
Задача 2.
Визначити, виділяється чи поглинається енергія у ядерній реакції 147 N +24 He → 178 O +11 H ?
Дано: |
|
Розв’язання: |
|
|
|||
m0 N |
=14,00307 а.о.м. |
|
∆m =m1 −m2 , |
m0 He |
=4,00266 а.о.м. |
|
m1 =m0 N +m0 He ≈18,0056 , |
m0 O |
=16,99991 а.о.м. |
|
m2 =m0 O +m0 H =18,007 , |
m0 H =1,00783 а.о.м. |
|
||
|
m2 > m1, |
||
|
|
|
|
|
|
|
отже, |
∆E — ? |
|
∆m < 0. |
|
Відповідь: енергія поглинається.
5.Елементарні частинки
5.1.Фізика елементарних частинок
Частинки, яким на сьогоднішній день наука не може
приписати певної внутрішньої будови, називають елементарними.
Відкрито 38 елементарних частинок і більше 300 ре зонанс-частинок (короткоживучі частинки із середнім часом життя 10–22—10–23 с).
5.1.1. Класифікація елементарних частинок
1.Фотони (m0 = 0): γ.
2.Лептони (легкі): e–, e+, ν, ν , µ+, µ–, νµ, ν .
374
5. Елементарні частинки
3.Мезони (середні): π+, π–, π0, k+, k–, k0 (k10,k20 ) .
4.Баріони (важкі): нуклони p, n і гіперони.
Кожна частинка має свою античастинку, тобто частин-
ку тієї ж маси спокою, але з деякими протилежними квантовими властивостями ( e− і e+ , ν і ν , p і p− тощо).
Фотон та π0-мезон античастинок не мають.
5.1.2. Стабільні і нестабільні частинки
Стабільні частинки (їх дев’ять) — живуть у вільному стані як завгодно довго: γ, e–, e+, p, p–, ν, ν , νµ, νµ . Інші нестабільні.
Наприклад, 01n стабільний у ядрі, а у вільному стані його середній час життя 15 хв, після чого нейтрон перетворюється в стабільні частинки:
10 n →11 p +e− +ν .
При будь-якому перетворенні елементарних частинок виконуються закони збереження маси, енергії, електрично-
го заряду, імпульсу, моменту імпульсу.
Анігіляція частинок:
e− +e+ →2γ (можливе 3γ);
кожний фотон забирає енергію
hν =m0 c2 =0,511 МеВ.
Фотонародження (утворення пар): γ-квант з енергією
1,022 МеВ утворює пару:
γ→e− +e+ (2m0c2 = 1,022 МеВ).
5.2. Приклади розв’язання задач
Задача.
При зіткненні γ-кванта жорсткого випромінювання з ядром атома відбулося фотонародження. Визначити кіне-
375
Сучасна фізика
тичну енергію утвореної пари — електрона і позитрона, якщо частота γ-кванта 7 1020 Гц.
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
Розв’язання: |
||
|
|
|
||||||||
ν =7 1020 Гц |
|
|
|
За законом збереження і перетво |
||||||
m0 =9,1 10−31 |
кг |
|
||||||||
|
рення енергії: |
|||||||||
c = 3 • 108 м/c |
|
|
|
|
hν =2m0c2 + Eк . |
|||||
h =6,62 10−34 |
Дж · с |
Кінетична енергія утвореної пари: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Eк = hν −2m0 c2 . |
|||
E′ — ? |
|
|
|
|||||||
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кінетична енергія електрона чи позитрона: |
||||||||||
|
|
|
|
|
Eк′ = |
Eк |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Обчислення: |
|||||
|
hν = |
6,62 10−34 7 1020 Дж |
≈3 МеВ, |
|||||||
|
|
|
|
1,6 10−13 |
Дж |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
МеВ |
|||
|
|
|
|
2m0 c2 =1,022 МеВ, |
||||||
Eк′ = |
3−1,022 |
МеВ ≈ 1 МеВ = 1,6 · 10–13 Дж. |
||||||||
|
||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відповідь: кінетична енергія електрона і протона дорівнює
≈ 0,16 пДж.
376