Физика для студентов ТюмНГУ

Для комментирования войдите или зарегистрируйтесь

Нет ответов

Пнд, 21/10/2013 - 16:51

admin

Offline

Создано: 20/08/2012

Профессионально и недорого выполним контрольные по физике для ТюмНГУ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Тюменский государственный нефтегазовый университет” Э.Г. Невзорова, А.Г. Заводовский

СБОРНИК ЗАДАНИЙ ПО ФИЗИКЕ Часть. 1 Механика. Молекулярная физика и термодинамика

Учебное пособие Тюмень 2001 Э.Г. Невзорова, А.Г.Заводовский. Сборник заданий по физике. Часть 1. Механика. Молекулярная физика и термодинамика: Учебное пособие.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2001.- 41 с.

Данное учебное пособие является систематизированным банком контрольных заданий по физике для студентов очной и заочной форм обучения. Основу работы составляет обширный набор типовых и оригинальных задач по механике, молекулярной физике и термодинамике с градацией их по уровню сложности. Отдельным разделом включены вопросы физических диктантов и экзаменационные вопросы. На основе банка задач для группы из 30 студентов формируются две домашние контрольные работы по индивидуальной таблице заданий.

Материал пособия может быть использован для проведения семинарских занятий, составления аудиторных контрольных работ, подбора экзаменационного материала и практических заданий для теоретических коллоквиумов.

Открытость банка контрольных заданий дает возможность каждому студенту подготовиться к запланированным контрольным мероприятиям и экзаменам.

Под общей редакцией д.ф.-м.н., профессора В.Ф. Новикова

Рецензенты: И.Г. Фатеев, к.ф.-м.н., доцент ТюмГАСА; О.С. Агеева, к.т.н, доцент ТюмГНГУ

2. Таблица контрольных заданий по механике

(Контрольная работа № 1)

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7
1.	1-1	1-30	2-4	2-26	2-54	2-68	2-95
2.	1-14	1-21	2-5	2-27	2-47	2-69	2-91
3.	1-2	1-29	2-7	2-28	2-48	2-70	2-37
4.	1-12	1-20	2-9	2-29	2-49	2-71	2-98
5.	1-10	1-35	2-1	2-30	2-50	2-72	2-99
6.	1-11	1-26	2-17	2-31	2-51	2-73	2-100
7.	1-16	1-28	2-8	2-32	2-52	2-74	2-101
8.	1-17	1-29	2-2	2-33	2-53	2-75	2-102
9.	1-5	1-30	2-13	2-34	2-54	2-76	2-103
10.	1-8	1-27	2-3	2-35	2-55	2-77	2-104
11.	1-6	1-24	2-10	2-36	2-56	2-78	2-105
12.	1-16	1-21	2-6	2-37	2-57	2-79	2-107
13.	1-13	1-19	2-11	2-38	2-58	2-80	2-108
14.	1-5	1-28	2-12	2-39	2-59	2-93	2-109
15.	1-9	1-31	2-13	2-40	2-60	2-92	2-110
16.	1-7	1-19	2-14	2-41	2-61	2-91	2-111
17.	1-1	1-23	2-15	2-42	2-62	2-90	2-112
18.	1-14	1-25	2-16	2-43	2-63	2-89	2-113
19.	1-18	1-27	2-18	2-44	2-64	2-88	2-114
20.	1-3	1-32	2-22	2-45	2-65	2-87	2-115
21.	1-7	1-31	2-21	2-32	2-56	2-84	2-118
22.	1-15	1-33	2-19	2-40	2-66	2-86	2-116
23.	1-4	1-34	2-20	2-35	2-57	2-85	2-117
24.	1-10	1-22	2-22	2-38	2-58	2-83	2-119
25.	1-9	1-25	2-23	2-34	2-53	2-82	2-120
26.	1-7	1-33	2-13	2-26	2-48	2-84	2-121
27.	1-13	1-32	2-18	2-27	2-63	2-93	2-106
28.	1-6	1-35	2-25	2-28	2-64	2-94	2-99
29.	1-12	1-24	2-24	2-31	2-51	2-74	2-108
30.	1-8	1-34	2-19	2-46	2-52	2-75	2-109

3. Таблица контрольных заданий по молекулярной физике

и термодинамике

(Контрольная работа № 2)

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	3-1	3-37	3-49	3-71	4-1	4-33	4-43	4-70	4-98
	3-2	3-38	3-48	3-72	4-2	4-32	4-44	4-69	4-98
	3-3	3-39	3-47	3-73	4-3	4-31	4-45	4-68	4-99
	3-4	3-40	3-46	3-74	4-4	4-30	4-46	4-67	4-100
	3-5	3-41	3-50	3-75	4-5	4-29	4-47	4-66	4-101
	3-6	3-42	3-51	3-76	4-6	4-28	4-48	4-71	4-102
	3-7	3-43	3-52	3-77	4-7	4-27	4-49	4-72	4-103
	3-8	3-44	3-53	3-78	4-8	4-26	4-50	4-73	4-104
	3-9	3-45	3-54	3-79	4-9	4-25	4-51	4-74	4-105
	3-10	3-23	3-55	3-80	4-10	4-24	4-52	4-75	4-106
	3-11	3-22	3-56	3-81	4-23	4-34	4-53	4-76	4-107
	3-12	3-24	3-57	3-82	4-21	4-35	4-54	4-77	4-108
	3-13	3-25	3-58	3-83	4-20	4-36	4-55	4-78	4-109
	3-14	3-6	3-59	3-84	4-19	4-37	4-56	4-79	4-110
	3-15	3-27	3-60	3-85	4-18	4-38	4-57	4-80	4-111
	3-16	3-29	3-61	3-86	4-17	4-39	4-58	4-81	4-112
	3-17	3-30	3-64	3-87	4-16	4-40	4-59	4-82	4-113
	3-18	3-31	3-65	3-88	4-15	4-41	4-60	4-83	4-114
	3-19	3-33	3-66	3-89	4-14	4-42	4-61	4-84	4-115
	3-20	3-40	3-62	3-90	4-13	4-30	4-62	4-85	4-116
	3-34	3-45	3-67	3-91	4-12	4-40	4-63	4-86	4-117
	3-35	3-39	3-68	3-92	4-11	4-33	4-64	4-87	4-118
	3-36	3-42	3-63	3-93	4-2	4-31	4-65	4-88	4-110
	3-32	3-43	3-69	3-94	4-5	4-42	4-45	4-89	4-90
	3-14	3-34	3-70	3-95	4-7	4-26	4-48	4-66	4-91
	3-6	3-35	3-49	3-96	4-10	4-28	4-50	4-70	4-92
	3-9	3-29	3-50	3-71	4-20	4-29	4-62	4-78	4-93
	3-11	3-44	3-69	4-76	4-23	4-37	4-47	4-79	4-94
	3-15	3-1	3-54	3-80	4-18	4-25	4-59	4-73	4-95
	3-17	3-6	3-66	3-85	4-8	4-40	4-62	4-85	4-96

4. Задачи

4.I. Механика. Кинематика

Найти скорость, ускорение и уравнение траектории тела, координаты которого следующим образом зависят от времени: x = c×t²; y = b×t², где постоянные величины с>0 и b >0 .

Зависимость пройденного телом пути s от времени t дается уравнением

s = A + B×t + C×t² + D×t³, где С = 0,14 м/с², D = 0,01 м/с³. Через сколько времени после начала движения ускорение тела будет равно 1 м/с²?

Две материальные точки движутся согласно уравнениям x₁ = A₁×t + B₁ ×t² + C₁×t³ и x₂ = A₂×t + B₂×t² + C₂×t³, где А₁ = 4 м/с; B₁ = 8 м/с²; С₁= 16 м/с³; А₂ = 2 м/с; B₂ = 4 м/с²; С₂ = 1 м/с³. В какой момент времени t ускорения этих точек будут одинаковы?

Кинематические уравнения движения двух материальных точек имеют вид:

x₁ = A₁ + B₁ ×t + C₁×t² и x₂ = A₂ + B₂×t + C₂×t²,

где A₁ = 10 м; B₁= 1 м/с; C₁ = 2 м/c²; A₂= 3 м; B₂= 2 м/с; C₂= 0,2 м/с². В какой момент времени скорости этих точек будут одинаковы? Найти ускорения точек в момент времени t = 3 с.

Радиус-вектор материальной точки меняется со временем по закону , где с = 3 м/с и k = 1м/с² , а и - орты осей х и у. Найти уравнение траектории точки, модуль ее скорости и модуль ускорения в момент времени t₁ = 3 c.

Закон движения материальной точки, движущейся по прямой, имеет вид

x = b×t - c×t², где b = 40 м/с; c = 4 м/с². Найти время и путь точки до полной остановки.

1-7. Два тела падают с различных высот, но достигают поверхности Земли одновременно. Определить высоту, на которой было второе тело, когда первое тело начало падать, если время падения второго тела 6 с, а первого 2 с. Принять g= 9,8 м/с².

1-8. Уравнение движения тела S = A - B×t + С×t², где А = 8 м, В = 4 м/с, С = 3 м/с² . Определить среднею скорость и среднее ускорение тела в промежутке времени от 2 до 4 с.

1-9. Два тела движутся равномерно навстречу друг другу. Расстояние между ними уменьшается за каждые 4 с на 12 м. Определить скорости этих тел, если они будут двигаться с теми же скоростями в одном направлении, а расстояние между ними будет увеличиваться за каждые 2 с на 2 м.

1-10. Учитывая только вращение Земли вокруг оси, определить линейную скорость и ускорение точки, находящейся на поверхности Земли в Петербурге на широте 60⁰. Радиус Земли 6400 км.

Тело брошено со скоростью V₀под углом a к горизонту. В начальный момент времени t = 0 тело находилось в точке с координатами х = у = 0. Найти уравнение траектории движения тела.

Точка движется по прямой согласно уравнению: x = А× t + В× t³, где
А = 6 м/с, В = - 0,125 м/с³. Определите среднюю скорость <V> точки в интервале времени от t₁= 2 c до t₂ = 6 c.

Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение движения имеет вид x = А × t + В× t³, где А = 3 м/с, В = 0,06 м/с³. Найти скорость V и ускорение а точки в моменты времени t₁ = 0 и t₂ = 3 c. Каковы средние значения скорости <V> и ускорения <a> за первые 3 с движения?

Частица движется в плоскости ху из точки с координатами х = у = 0 со скоростью , где А и В - положительные постоянные, и - орты осей х и у. Найти уравнение траектории частицы.

1-15. Точка движется замедленно по прямой с ускорением, модуль которого зависит от скорости по закону , где b = 1 м^1/2/c^3/2. В начальный момент времени скорость точки V₀= 9 м/с. Сколько времени будет двигаться точка до полной остановки?

1-16. По прямой линии движутся две материальные точки согласно уравнениям:

x₁ = A₁ + B₁ ×t + C₁×t² и x₂ = A₂ + B₂×t + C₂×t²,

где A₁ = 10 м; B₁= -2 м/с; C₁ = 3 м/c; A₂= 5 м; B₂= 3 м/с; C₂= 0,4 м/с². В какой момент времени t скорости этих точек будут одинаковы? Найти ускорения точек в момент времени t = 3 с.

1-17. Колесо детского велосипеда радиусом 12 см вращается с постоянным угловым ускорением 3,14 рад/с². Определить для точек, лежащих на ободе колеса, к концу второй секунды после начала движения: 1) угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) тангенциальное, нормальное и полное ускорения; 4) угол между радиус-вектором и направлением полного ускорения.

1-18. В момент времени t = 0 частица начинает двигаться из начала координат в положительном направлении оси х. Ее скорость меняется со временем по закону , где - вектор начальной скорости, модуль которого V₀ = 10 см/с;

t = 5 c. Найти путь, пройденный частицей за первые 4 с.

Колесо радиусом R = 0,1 м вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени дается уравнением j = A + B×t + С×t³, где В = 2 рад/с; С = 1 рад/с³. Для точки, лежащей на ободе колеса, найти через 3 с после начала движения: 1) угловую скорость, 2) линейную скорость, 3) угловое ускорение, 4) нормальное ускорение.

1-20. Материальная точка движется по окружности радиуса R = 0.1 м согласно уравнению j = A + B×t + С×t³, где А = 10 рад; В = 20 рад/с; С = -2 рад/с². Определить полное ускорение точки в момент времени t = 1 c .

1-21. Найти полное ускорение в момент времени t = 3 с точки, находящейся на ободе колеса радиусом R = 0,5 м, вращающегося согласно уравнению j = A×t + B×t³, где

А = 2 рад/с, B = 0,2 рад/с³.

1-22. Точка движется по окружности с угловой скоростью, где А = 0,5 рад/с²; В = 0,06 рад/с³; и - орты осей х и у. Найти модули угловой скорости и углового ускорения в момент времени t = 10 с .

1-23. Точка движется по плоскости так, что ее тангенциальное ускорение равняется 4 м/с² . Нормальное ускорение зависит от времени по закону а_n = b×t⁴, где b = 2 м/с⁶; а = 4 м/с². Найти радиус кривизны траектории в момент времени t = 2 с, если в начальный момент времени t₀ = 0 точка покоилась.

1-24. Точка движется по окружности радиусом R = 4 м так, что в каждый момент времени ее нормальное и тангенциальное ускорения равны по модулю. В начальный момент времени t = 0 скорость точки V₀ = 0,2 м/с. Найти скорость точки в момент времени t₁ = 10 c.

1-25. Закон движения точки, лежащей на ободе колеса, катящегося равномерно по горизонтальному пути (вдоль оси Х), имеет вид x = A(w×t - sinw×t); у = А(1 - cosw×t), где А = 5 м. Найти путь, пройденный точкой за время .

1-26. Материальная точка начинает двигаться по окружности с угловым ускорением e = k×t, где k= 4 рад/с³. Определить угловую скорость точки в момент времени t₁ = 2 c .

1-27. Точка движется по окружности радиусом R = 1,2 м. Уравнение движения точки: j = A×t + B×t³, где А = 0,5 рад/с, B = 0,2 рад/с³. Определить тангенциальное, нормальное и полное ускорения точки в момент времени t = 4 с.

1-28. Определить полное ускорение а в момент времени t = 3 с точки, находящейся на ободе колеса радиусом R = 0, 5 м, вращающегося согласно уравнению j = А×t + В×t³, где А = 2 рад/с; В = 0,2 рад/с³.

1-29. Точка движется по окружности радиусом R = 8 м. В некоторый момент времени нормальное ускорение точки равно 4 м/с², вектор полного ускорения образует в этот момент с вектором нормального ускорения угол 60°. Найти линейную скорость и тангенциальное ускорение точки .

1-30. Диск радиусом R = 0,2 м вращается согласно уравнению j = A + B×t + С×t³, где А = 3 рад; В = - 1 рад/с; С = 0,1 рад/с³. Определите тангенциальное а_t, нормальное а_n и полное а ускорения точек, лежащих на окружности диска для момента времени t = 10 с.

1-31. Определить наибольшую высоту, которой достигнет мяч при игре в волейбол, если от одного игрока к другому он летит 1,4 с.

1-32. Тело движется по окружности с постоянным угловым ускорением 0,08 с^-2. Через какое время после начала движения угол между полным ускорением и скоростью тела станет равным 60⁰?

1-33. Шар радиусом r = 20 см, насаженный на горизонтальную ось, катится по плоской поверхности со скоростью V= 20см/с, описывая окружность радиусом R= 40 см. Определить угловую скорость шара.

1-34. Твердое тело вращается вокруг неподвижной оси по закону j = А×t - В×t³, где А = 3 рад/с; В = 4 рад/с³. Определить: 1) средние значения угловой скорости и углового ускорения за промежуток времени от начала движения до остановки тела; 2) значение углового ускорения в момент остановки тела.

1-35. Колесо автомобиля вращается вокруг неподвижной оси так, что угол поворота изменяется по закону j = А×t³, где А = 0,6 рад/с². Определить полное ускорение точки, лежащей на ободе колеса, в момент времени t = 3 c, если ее линейная скорость составляет 0,8 м/с.

4.2. Механика. Динамика . Импульс. Энергия. Законы сохранения

На частицу массой m действует сила , меняющаяся со скоростью , по закону , где k - положительная постоянная. Определить зависимость скорости и радиус-вектора частицы от времени, если в момент времени t = 0 частица находилась в начале координат и ее скорость была .

Тело массой m движется под действием постоянной силы . Найти закон движения тела, если в момент времени t = 0 тело имело скорость , совпадающую по направлению с силой.

Найти уравнение траектории тела, которое движется из начала координат с начальной скоростью ={,0,0} под действием постоянной силы = {0, , 0}.

Аэростат массы m начал опускаться с постоянным ускорением а. Определить массу балласта, который нужно сбросить за борт, чтобы аэростат получил такое же ускорение, но направленное вверх. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Частица массы m в момент t = 0 начинает двигаться под действием силы , где и w - постоянные. Сколько времени частица будет двигаться до первой остановки? Какой путь она пройдет за это время?

Тело массой m = 0,5 кг движется прямолинейно, причем зависимость пройденного телом пути s от времени t дается уравнением , где С = 5 м/с², D = 1 м/с³. Найти силу, действующую на тело в конце первой секунды движения.

Тело массой m = 0,5 кг движется так, что зависимость пройденного телом пути s от времени t дается уравнением , где А = 5 см и w = p рад/с. Найти силу F, действующую на тело через время t = 1/6 c после начала движения.

Тело, имеющее постоянную массу, до торможения двигалось равномерно, а в момент остановки тормозящая сила достигла значения F₀ = 40 H. Определить тормозящую силу через 3 с после начала торможения, если тормозной путь в зависимости от времени изменяется по закону , где D = 196 м/с, B = 1 м/с³.

Под действием постоянной силы F = 10 Н тело движется прямолинейно так, что зависимость пройденного телом пути s от времени t дается уравнением . Найти массу тела, если С = 1 м/с².

Коэффициент трения между некоторым телом и плоскостью, наклоненной под углом 45° к горизонту, равен 0,2. На какую высоту поднимется тело, скользя по наклонной плоскости, если ему будет сообщена скорость 10 м/с, направленная вверх вдоль плоскости?

Тело скользит сначала вниз по наклонной плоскости с углом наклона 30°, а затем по горизонтальной поверхности. Определить коэффициент трения, если известно, что тело проходит по горизонтальной поверхности такое же расстояние, как и по наклонной плоскости. Считать коэффициент трения одинаковым на всем пути движения.

Тело движется вверх по наклонной плоскости, составляющей угол 30⁰ с горизонтом. Определить коэффициент трения, если время подъема в 1,5 раза меньше времени спуска.

Вагон массой 2 т поднимается на гору с уклоном 30⁰ к горизонту. Определить силу натяжения каната, если коэффициент трения равен 0,06, скорость вагона перед торможением 3 м/с, время торможения 9 с. Считать g = 9,8 м/с².

К бруску массой m, который лежит на горизонтальной поверхности, приложена сила F = mg/2. Брусок движется прямолинейно. Угол между направлением силы и горизонтом изменяется по закону α = b·S, где b =const. Выразить скорость как функцию угла α.

В системе, изображенной на рисунке, масса

тела 1 в 2 раза больше массы тела 2. Высота

h = 60 см. На какую высоту поднимется второе

тело, если его отпустить? 1

h 2

Через блок, прикрепленный к потолку кабины лифта, перекинута нить, к концам которой прикреплены грузы массами m₁и m₂. Кабина поднимается с ускорением а. Определить силу, с которой блок действует на потолок кабины.

Нить может выдержать силу натяжения F = 20 Н. На нить подвесили груз массой m = 1 кг. На какой максимальный угол можно отклонить тело от положения равновесия, чтобы нить не разорвалась в момент прохождения телом положения равновесия? Трением пренебречь.

Тело, лежащее на горизонтальной плоскости, тянут за нерастяжимую, невесомую нить в горизонтальном направлении. Изобразить графически зависимость силы трения, действующей со стороны плоскости на тело, от силы натяжения нити. Масса тела равняется 200 г, коэффициент трения 0,3, а g = 10 м/с².

На горизонтально расположенной доске лежит брусок массой m. Доску медленно поднимают. Считая коэффициент трения равным μ, определить зависимость силы трения, действующей на брусок, от угла наклона доски a. Построить график.

m₁F На гладкой горизонтальной поверхности расположена

m₂ система грузов (см. рис.). Груз массой m₂ тянут с си-

лой F. Определить ускорение всех грузов, если коэффициент трения между грузами m₁и m₂ равен μ.

От поезда массой М, который движется равномерно, отцепляется последний вагон массой m. На каком расстоянии будет находиться поезд от остановившегося вагона, если вагон прошел до остановки путь S? Трение поезда не зависит от скорости.

Ледяная гора составляет с горизонтом угол 15⁰. По ней пускают снизу вверх санки, которые, поднявшись на некоторую высоту, спускаются вниз по тому же пути. Определить коэффициент трения, если время спуска больше времени подъема в 3 раза.

Во сколько раз скорость капли дождя радиусом r₁ =3 мм больше скорости капли радиусом r₂ = 1 мм при падении их с большой высоты, если сила сопротивления воздуха F =ρ·r²·v². Плотность воздуха ρ = 1,3 кг/м³.

Для измерения массы космонавта на орбитальной станции используется подвижное сиденье массой m, прикрепленное к пружине. При одинаковой деформации пружины пустое сиденье возвращается в исходное положение через время t , а с космонавтом через время t₁ > t. Определить массу космонавта m₁.

Маляр работает в подвесной люльке. Для того чтобы

подняться вверх, он тянет за веревку с такой силой, что сила его

давления на пол люльки стала равна 500 Н. Определить ускорение

люльки и силу натяжения троса, если масса маляра 80 кг, масса

люльки 20 кг, а g = 9,8 м/с² (см. рис.).

Тонкостенный цилиндр с диаметром основания D = 30 см и массой m = 12 кг вращается относительно продольной оси, проходящей через центр основания, согласно уравнению j = A + B×t + С×t³, где А = 4 рад; В = -2 рад/с; С = 0,2 рад/с³. Определить действующий на цилиндр момент сил в момент времени t = 3 с.

Однородный диск радиусом R = 0,2 м и весом Р = 5 Н вращается вокруг оси, проходящей через его центр. Зависимость угловой скорости вращения диска от времени дается уравнением w = А + В×t, где В = 8 рад/с². Найти величину силы, приложенной по касательной к ободу диска. Трением пренебречь.

Нить с привязанными к ее концам грузами массой m₁ = 50 г и m₂ = 60 г перекинута через блок диаметром d = 4 см. Определить момент инерции блока, если под действием силы тяжести грузов он получил угловое ускорение e = 1,5 рад/с².
На барабан массой m₁ = 10 кг намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m₂ = 2 кг. Найти ускорение груза. Барабан считать однородным цилиндром.

Две гири разной массы соединены нитью, перекинутой через блок, момент инерции которого J = 50 кг×м² и радиус R = 98,1 м. Найти разность натяжений нити по обе стороны блока, если известно, что блок вращается с постоянным угловым ускорением e = 2,36 рад/с².

Диск массой m = 0,5 кг и диаметром d = 400 мм вращается с угловой скоростью w = 157 с^-1. При торможении он останавливается в течение времени t = 10 с. Найти среднюю величину тормозящего момента сил.

Через блок, выполненный в виде тонкого обруча массой m₁ = 200 г, перекинута нить, к концам которой привязаны грузы m₂ = 100 г и m₃ = 300 г. Определить ускорение, с которым будут двигаться грузы, и силы натяжения нити по обе стороны блока.

Стержень вращается вокруг оси, проходящей через его середину согласно уравнению j = A×t + В×t³, где А = 2 рад/с, В = 0,2 рад/с³. Определить вращающий момент, действующий на стержень в момент времени t = 2 с, если момент инерции стержня J = 0,048 кг×м².

На обод маховика диаметром d = 60 см намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m = 2 кг. Определить момент инерции маховика, если он, вращаясь равноускоренно под действием силы тяжести груза, за время t = 3 с приобрел угловую скорость w = 9 рад/с.

По наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол a = 30°, скатывается без скольжения большой однородный цилиндр массой m = 30 г. Найти величину силы трения цилиндра о плоскость.

Шар и сплошной цилиндр, двигаясь с одинаковой скоростью, вкатываются вверх по наклонной плоскости. Найти отношение высот подъема шара и цилиндра. Радиусы шара и цилиндра одинаковы.

Шар и сплошной цилиндр, двигаясь с одинаковой скоростью, вкатываются вверх по наклонной плоскости. Найти отношение высот подъема шара и цилиндра, если радиус шара в 2 раза больше радиуса основания цилиндра.

Определить скорость поступательного движения сплошного цилиндра, скатившегося с наклонной плоскости высотой h = 20 см.

Тонкостенный цилиндр с диаметром основания D = 20 см и массой m = 6 кг вращается согласно уравнению j = A + B×t + С×t³, где А = 5 рад; В = -1 рад/с;
С = 0,2 рад/с³. Определить действующий на цилиндр момент сил М в момент времени t = 3 с.

На обод маховика диаметром d = 40 см намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m = 5 кг. Определить момент инерции J маховика, если он, вращаясь равноускоренно под действием силы тяжести груза, за время t = 6 с приобрел угловую скорость w = 12 рад/с.
Нить с привязанными к ее концам грузами массой m₁ = 80 г и m₂ = 40 г перекинута через блок диаметром D = 4 см. Определить момент инерции блока, если под действием силы тяжести грузов он получил угловое ускорение e = 1,5 рад/с².

Стержень вращается вокруг оси, проходящей через его середину согласно уравнению j = A×t + В×t³, где А = 6 рад/с, В = 0,3 рад/с³. Определить вращающий момент М, действующий на стержень в момент времени t = 5 с, если момент инерции стержня J = 0,048 кг×м².

Определить момент силы М, который необходимо приложить к блоку, вращающемуся с частотой n = 12 с^-1, чтобы он остановился в течение времени Dt = 8 с. Диаметр блока D = 30 см. Массу блока m = 6 кг считать равномерно распределенной по ободу.

Блок, имеющий форму диска массой m = 0,4 кг, вращается под действием силы натяжения нити, к концам которой подвешены грузы массами m₁= 0,3 кг и m₂ = 0,7 кг. Определить силы Т₁ и Т₂ натяжения нити по обе стороны блока.

Определить момент инерции стержня длиной L и массой М относительно оси: а) проходящей через середину стержня и составляющей с ним угол α;

б) перпендикулярной к стержню и отстоящей от его середины на расстоянии а.

Пожарный брандспойт длиной L =30 см выбрасывает струю воды под углом a = 45° к горизонту и равномерно поворачивается на угол β = 60⁰ за 2 с вокруг вертикальной оси, проходящей через один из его концов. Определить вращающий момент брандспойта, если он выбросил за это время 10 кг воды, плотность которой 10³ кг/м³.

Ядро, летевшее горизонтально со скоростью v = 15 м/с, разорвалось на два осколка массами m₁ = 5 кг и m₂ = 10 кг. Скорость второго осколка v₂ = 25 м/с и направлена горизонтально в сторону движения ядра до разрыва. Определить скорость первого осколка.

Пуля, летящая горизонтально, попадает в шар, подвешенный на очень легком жестком стержне и застревает в нем. Масса пули в 1000 раз меньше массы шара. Расстояние от точки подвеса стержня до центра шара равно 1 м. Найти первоначальную скорость пули, если стержень с шаром отклонился от удара пули на угол 10°.

Снаряд, летевший со скоростью v = 400 м/с, разорвался на два осколка. Меньший осколок, масса которого составляет 40% от массы снаряда, полетел в противоположном направлении со скоростью v₁ = 150 м/с. Определить скорость большего осколка.

С высоты h = 2 м на стальную плиту свободно падает шарик массой m = 200 г и подпрыгивает на высоту h = 0,5 м. Определить импульс, полученный шариком при ударе.

При горизонтальном полете со скоростью v = 250 м/с снаряд массой m = 8 кг разорвался на две части. Большая часть массой m₁ = 6 кг получила скорость v₁ = 400 м/с в направлении полета снаряда. Определить абсолютное значение и направление скорости меньшей части снаряда.
Определить импульс, полученный стенкой при ударе об нее шарика массой
m = 300 г, если шарик двигается со скоростью v = 8 м/с под углом a = 60° к плоскости стенки. Удар о стенку считать упругим.

На гладкой горизонтальной поверхности на некотором расстоянии от вертикальной стенки находится шар массой М. От стенки к первому шару движется второй шар массой m < M со скоростью V₀ и упруго сталкивается с первым. При каком соотношении масс второй шар достигнет после удара стенки и, отразившись, догонит первый шар?

Вагон массой m = 35 т движется на упор со скоростью v = 0,2 м/с. При торможении вагона буферные пружины сжимаются на 12 см. Определить максимальную силу сжатия буферных пружин и продолжительность торможения.

Шар массой m₁ = 5 кг движется со скоростью v₁ = 1 м/с и сталкивается с покоящимся шаром массой m₂ = 2 кг. Определить скорости u₁ и u₂ шаров после удара. Шары считать однородными и абсолютно упругими, удар - прямым, центральным.

Лодка длиной l = 3 м и массой m = 120 кг стоит на спокойной воде. На носу и корме находятся два рыбака массами m₁ = 60 кг и m₂ = 90 кг. На сколько сдвинется лодка относительно воды, если рыбаки пройдут по лодке и поменяются местами?

На сколько переместится относительно берега лодка длиной l = 3,5 м и массой
m₁ = 200 кг, если стоящий на корме человек массой m₂ = 80 кг переместится на нос лодки? Считать лодку расположенной перпендикулярно берегу.

Плот массой m = 150 кг и длиной l = 2 м плавает на воде. На плоту находится человек, масса которого m₁ = 80 кг. С какой наименьшей скоростью и под каким углом к плоскости горизонта должен прыгнуть человек вдоль плота, чтобы попасть на его противоположный край?

Конькобежец массой m = 70 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении камень массой m₁ = 3 кг со скоростью v = 8 м/с. Найти, на какое расстояние откатится при этом конькобежец, если известно, что коэффициент трения коньков о лед k = 0,02.

Граната, летящая со скоростью v = 10 м/с, разорвалась на два осколка. Больший осколок, масса которого составляла 60% массы всей гранаты, продолжал двигаться в прежнем направлении, но с увеличенной скоростью, равной v₁ = 25 м/с. Найти скорость меньшего осколка.

Горизонтальная платформа массой М = 100 кг вращается, делая 10 об/мин. Человек массой m = 60 кг находится на краю платформы. С какой скоростью начнет вращаться платформа, если человек перейдет от края платформы к ее центру? Считать платформу однородным диском, а человека - точечной массой.

Шар скатывается с наклонной плоскости высотой h = 90 см. Какую линейную скорость будет иметь центр шара в тот момент, когда скатится с наклонной плоскости?

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 М = 280 кг, масса человека m = 80 кг. Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

Горизонтальная платформа массой m = 80 кг и радиусом R = 1 м вращается с угловой скоростью, соответствующей частоте n₁ = 20 об/мин. В центре платформы стоит человек и держит на вытянутых в разные стороны руках гири. Какое число оборотов в минуту будет делать платформа, если человек, опустив руки, уменьшит свой момент инерции от J₁ = 2,94 кг×м² до J₂ = 0,98 кг×м²? Считать платформу круглым однородным диском.

Телеграфный столб высотой h = 5 м подпиливают у основания. С какой скоростью упадет на землю верхний конец столба? Столб можно считать тонким и однородным.

На скамье Жуковского сидит человек и держит на вытянутых руках гири массой m = 10 кг каждая. Расстояние от каждой гири до оси вращения скамьи R = 75 см. Скамья вращается с частотой n = 1 об/мин. Как изменится скорость вращения скамьи и какую работу произведет человек, если он сожмет руки так, что расстояние от каждой гири до оси уменьшится до R₁ = 20 см? Момент инерции человека и скамьи (вместе) относительно оси вращения J = 2,5 кг×м².

Человек массой m = 60 кг находится на неподвижной платформе массой
М = 100 кг. Какое число оборотов в минуту будет делать платформа, если человек будет двигаться по окружности радиусом R = 5 м вокруг оси вращения? Скорость движения человека относительно платформы v = 4 км/ч. Радиус платформы R = 10 м. Считать платформу однородным диском, а человека - точечной массой.

Шар массой m₁ = 2 кг сталкивается с покоящимся шаром большей массы и при этом теряет 40% своей кинетической энергии. Определить массу m₂ большего шара. Удар абсолютно упругий, прямой, центральный.

В мешок с песком массой m₁ = 10 кг, подвешенный на веревке, попадает пуля массой m₂ = 0,02 кг, имеющая скорость v = 501 м/с и застревает в мешке. На какую высоту отклонится мешок в результате попадания в него пули?

Обруч и диск одинаковой массы катятся без скольжения с одинаковой линейной скоростью. Кинетическая энергия обруча Е_к =40 Дж. Найти кинетическую энергию диска.

Мальчик катит обруч по горизонтальной дороге со скоростью v = 2 м/с. На какое расстояние может вкатиться обруч на горку? Уклон горки равен 10 м на каждые 100 м пути.

Шайба массой m = 50 г соскальзывает без начальной скорости по наклонной плоскости, составляющей угол a = 30° с горизонтом, и, пройдя по горизонтальной плоскости расстояние s = 50 см, останавливается. Найти работу сил трения на всем пути, считая всюду коэффициент трения k = 0,15.
Тело массой m соскальзывает без трения по наклонной плоскости, переходящей в цилиндрическую поверхность радиусом R = 30 см (см. рис.). С какой минимальной высоты h должно начать двигаться тело, чтобы оно смогло описать окружность?

Камень бросили под углом a = 60° к горизонту со скоростью= 15 м/с. Найти кинетическую, потенциальную и полную энергию камня спустя 1 с после начала движения; в высшей точке траектории. Масса камня m = 0,2 кг. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Камень, пущенный по поверхности льда со скоростью v = 2 м/с, прошел до полной остановки расстояние s = 20,4 м. Найти коэффициент трения камня о лед.

Камень, имеющий массу m = 2 кг, падает без начальной скорости с некоторой высоты. Найти кинетическую энергию камня в средней точке его пути, если падение продолжалось в течение времени t = 4 с.

Конькобежец, разогнавшись до скорости v = 11 м/с, выезжает на ледяную горку, составляющую угол a = 45° с горизонтом. На какую высоту h поднимется конькобежец, если коэффициент трения коньков о лед k = 0,1?

Небольшое тело скатывается с вершины полусферы радиусом R = 0,3 м. На какой высоте h от основания полусферы тело оторвется от ее поверхности? Трением пренебречь.

Два шара подвешены на параллельных нитях одинаковой длины так, что они соприкасаются. Масса первого шара m₁ = 0,2 кг, масса второго шара m₂ = 100 г. Первый шар отклоняют так, что его центр поднимается на высоту h = 4,5 см, и отпускают. На какую высоту поднимутся шары после соударения, если удар неупругий?

Акробат падает на сетку батута с высоты 10 м. Во сколько раз сила, действующая на акробата со стороны батута, будет больше его веса, если батут под его действием прогибается на 0,5 м? Принять g = 9,8 м/с².

По небольшому куску мягкого железа, лежащему на наковальне массой m₁ = 300 кг, ударяет молот массой m₂ = 8 кг. Определить к.п.д. удара, если удар неупругий. Полезной считать энергию, пошедшую на деформацию куска железа.

Шар массой m₁ = 1 кг движется со скоростью v₁ = 4 м/с и сталкивается с шаром массой m₂ = 2 кг, движущимся навстречу ему со скоростью v₂ = 3 м/с. Каковы скорости шаров после удара? Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

Шар массой m₁ = 3 кг движется со скоростью v₁ = 2 м/с и сталкивается с покоящимся шаром массой m₂ = 5 кг. Какая работа будет совершена при деформации шаров? Удар считать абсолютно неупругим, прямым, центральным.

Определить к.п.д. неупругого удара бойка массой m₁ = 0,5 т, падающего на сваю массой m₂ = 120 кг. Полезной считать энергию, пошедшую на углубление сваи.

Шар массой m₁ = 4 кг сталкивается с покоящимся шаром большей массы и при этом теряет 30% кинетической энергии. Определить массу m₂ большего шара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

Частица массой m₁ = 4×10^-20 г сталкивается с покоящейся частицей массой
m₂ = 10^-19 г. Считая столкновение абсолютно упругим, определить максимальную относительную потерю энергии первой частицы.

Определить работу растяжения двух соединенных последовательно пружин жесткостью k₁ = 400 Н/м и k₂ = 250 Н/м, если первая пружина при этом растянулась на Dl = 2 см.

Пружина жесткостью k = 500 Н/м сжата силой F = 100 Н. Определить работу А внешней силы, дополнительно сжимающей эту пружину еще на 2 см.

Две пружины жесткостью k₁ = 0,5 кН/м и k₂ = 1 кН/м скреплены параллельно. Определить потенциальную энергию П данной системы при абсолютной деформации ее на 4 см.

Какую нужно совершить работу А, чтобы пружину жесткостью k = 800 Н/м, сжатую на 6 см, сжать еще на 8 см?

Если на верхний конец вертикально расположенной спиральной пружины положить груз, то пружина сожмется на величину Dl = 3 мм. На сколько сожмет пружину тот же груз, упавший на конец пружины с высоты h = 8 см?

Из пружинного пистолета с жесткостью пружины k = 150 Н/м был произведен выстрел пулей массой m = 8 г. Определить скорость v пули при вылете ее из пистолета, если пружина была сжата на величину Dх = 4 см.

Налетев на пружинный буфер, вагон массой m = 16 т, двигавшийся со скоростью v = 0,6 м/с, остановился, сжав пружину на 8 см. Найти общую жесткость k пружин буфера.

Два груза массами m₁=5 кг и m₂ = 10 кг подвешены на нитях длины L =1 м так, что они соприкасаются. Большой груз отвели на угол 30⁰ и отпустили. Считая удар неупругим, определить, на какую высоту поднимутся оба груза после удара? Какое количество теплоты выделится?

Определить напряженность G гравитационного поля на высоте h = 1000 км над поверхностью Земли (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R).

Какая работа будет совершена при падении на Землю тела массой m = 2 кг: 1) с высоты h = 1000 км; 2) из бесконечности?

Из бесконечности на поверхность Земли падает метеорит массой m = 30 кг. Какая работа при этом будет совершена силами тяготения Земли (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R)?

С поверхности Земли вертикально вверх пущена ракета со скоростью v = 5 км/с. На какую высоту она поднимется (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R)?

По круговой орбите вокруг Земли обращается спутник с периодом Т = 85 мин. Определить высоту спутника (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R).

На каком расстоянии от центра Земли находится точка, в которой напряженность суммарного гравитационного поля Земли и Луны равна нулю? Принять, что масса Земли в 81 раз больше массы Луны и что расстояние от центра Земли до центра Луны равно 60 радиусам Земли.

Спутник обращается вокруг Земли по круговой орбите на высоте h = 520 км. Определить период обращения спутника (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R).

Определить линейную и угловую скорости спутника Земли, обращающегося по круговой орбите на высоте h = 1000 км (считать известным ускорение g свободного падения у поверхности Земли и ее радиус R).

Определить радиус круговой орбиты астероида, вращающегося вокруг Солнца с угловой скоростью ω. Масса Солнца М.

Вычислить вторую космическую скорость для Земли и Луны, пренебрегая вращением планет вокруг собственной оси.

Определить возвращающую силу F в момент времени t = 0,2 с и полную энергию Е точки массой m = 20 г, совершающей гармонические колебания согласно уравнению х = А× sinwt, где А = 15 см, w = 4 pс^-1.

Определить период Т колебаний стержня длиной l = 30 см около оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его конец.

Определить максимальное ускорение а_max материальной точки, совершающей гармонические колебания с амплитудой А = 15 см, если наибольшая скорость точки v_max = 30 м/с. Получить уравнение колебаний.

Математический маятник длиной 1,6 м уменьшил амплитуду колебаний в 4 раза. Определить его логарифмический декремент затухания.

Камертон издает звук с частотой ν = 800 Гц. Его логарифмический декремент затухания λ = 0,001. Определить время, в течение которого энергия колебаний камертона уменьшится в 10⁴ раз.

Точка совершает гармонические колебания, уравнение которых х = А× sinwt, где А = 5 см, w = 2 с^-1. В момент, когда на точку действовала возвращающая сила
F = +5 мН, точка обладала потенциальной энергией П = 0,1 мДж. Для этого случая найти момент времени t и соответствующую фазу j колебаний.
Найти максимальную кинетическую энергию Т_max материальной точки массой m = 2 г, совершающей гармонические колебания с амплитудой А = 4 см и частотой n = 5 Гц.

Точка участвует в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, уравнения которых х₁ = А₁× sinw₁t и х₂ = А₂× cosw₂t, где А₁ = 8 см, А₂ = 4 см, w₁ = w₂ = 2 с^-1. Получить уравнение траектории и построить ее на чертеже в произвольном масштабе. Указать направление движения точки.

Складываются два колебания одинакового направления и одинакового периода х₁ = А₁× sinw₁t и х₂= А₂× sinw₂(t+t), где А₁ = А₂ = 3 см, w₁ = w₂ = p с^-1, t = 0,5 с. Определить амплитуду А и начальную фазу j результирующего колебания. Получить его уравнение. Построить векторную диаграмму для момента времени t = 0.

Материальная точка участвует одновременно в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, происходящих согласно уравнениям: х₁ = А₁× cosw₁t и у = А₂× sinw₂t, где А₁ = 2 см, w₁ = 2 с^-1, А₂ = 4 см, w₂ = 2 с^-1. Определить траекторию движения точки. Построить траекторию с соблюдением масштаба, указать направление движения точки.

Точка совершает одновременно два колебания, происходящих по взаимно перпендикулярным направлениям и выражаемых уравнениями: х₁ = А₁× sinw₁t и
у = А₂× cosw₂t, где А₁ = 2 см, w₁ = 1 с^-1, А₂ = 2 см, w₂ = 2 с^-1. Найти уравнение траектории, построить ее с соблюдением масштаба и указать направление движения.

Точка участвует в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, выражаемых уравнениями: х = А₁× cosw₁t и у = А₂× sinw₂t, где А₁ = 4 см, А₂ = 6 см w₁ = 2w₂. Найти уравнение траектории точки и построить ее на чертеже; показать направление движения точки.

Две точки находятся на прямой, вдоль которой распространяется волна со скоростью 10 м/с и периодом колебаний Т = 0,2 с. Расстояние между точками Dх = 1 м. Найти разность фаз Dj колебаний в этих точках.

Материальная точка участвует в двух колебаниях, проходящих вдоль одной прямой и выражаемых уравнениями: х₁ = А₁× sin w₁t и х₂ = А₂× cos w₂t, где А₁ = 3 см, А₂ = 4 см, w₁ = w₂ = 2 с^-1. Найти амплитуду А сложного движения, его частоту n и начальную фазу j₀; написать уравнение движения. Построить векторную диаграмму для момента времени t = 0.

Определить скорость v распространения волн в упругой среде, если разность фаз Dj колебаний двух точек, отстоящих друг от друга на расстоянии Dх = 15 см, равна p/2. Частота колебаний n = 25 Гц.

По озеру идут волны длиной 1,5 м. Мимо рыбака проходят два гребня за 0,5 с. Определить скорость распространения волны.

Человек за 1 с произносит 6 слогов. Определить, на каком расстоянии надо поставить преграду перед ним, чтобы он успел произнести слово из 8 слогов, прежде, чем услышит эхо. Скорость звука в воздухе 330 м/с.

4.3. Молекулярная физика

Баллон содержит 80 г кислорода и 320 г аргона. При температуре Т = 300 К давление смеси равняется 1 Мпа. Считая газы идеальными, определить объем баллона.

Сколько молекул водорода содержится в сосуде объемом V = 1,55 л при температуре t = 27°С и давлении P = 750 мм рт. ст.?

Найти молярную массу воздуха, считая, что он состоит по массе из одной части кислорода и трех частей азота.

В баллоне емкостью V = 15 л находится смесь, содержащая 10 г водорода, 54 г водяного пара и 60 г окиси углерода. Определить давление смеси при температуре t = 27°С.

В сосуде объемом V = 1 л находится газ массой m = 1 г при температуре t = 27°С и давлении Р = 12,5×10⁵ Па. Какой это газ?

Какое количество кислорода выпустили из баллона объемом V = 10 л, если при этом показания манометра на баллоне изменились от Р₁ = 16×10⁵ Па до Р₂ = 7×10⁵ Па, а температура понизилась от t₁ = 27°С до t₂ = 7°С?

Найти массу сернистого газа (SO₂), находящегося в сосуде объемом V = 25 л при температуре t = 27°С и давлении Р = 1×10⁵ Па.

Плотность некоторого газа при температуре t = 10°С и давлении Р = 2×10⁵ Па равна 0,34 кг/м³. Чему равна молярная масса этого газа?

Углекислый газ (СО₂) массой m₁ = 6 г и закись азота (N₂O) массой m₂ = 5 г заполняют сосуд объемом V = 2 л. Каково давление смеси при температуре t = 127°С?

В сосуде находится смесь, состоящая из 10 г углекислого газа и 15 г азота. Найти плотность этой смеси при температуре t = 27°С и давлении Р = 1,5×10⁵ Па.

Найти плотность и число молекул в 1 см³ азота при давлении Р = 1×10^-11 мм рт. ст. и температуре t = 15°С.

Азот массой m= 5 г, находящийся в закрытом сосуде объемом V = 4 л при температуре t₁ = 20°С, нагревается до температуры t₂ = 40°С. Найти давление газа до и после нагревания.

Определить плотность водяного пара, находящегося под давлением Р = 2,5 кПа и температуре Т = 250 К.

В баллоне объемом V = 3 л содержится кислород массой m = 10 г. Определить концентрацию молекул газа.

В баллоне объемом V = 22,4 л находится водород при нормальных условиях. После того, как в баллон ввели некоторое количество гелия, давление в баллоне возросло до Р = 0,25 Мпа. Определить массу гелия, введенного в баллон, если температура газа при этом не изменилась.

Сколько молекул содержится в стакане воды при нормальных условиях?

Смесь азота и гелия при температуре t = 27°С находится под давлением
Р =1,3×10² Па. Масса азота составляет 70% от общей массы смеси. Найти концентрацию молекул каждого из газов.

В баллоне емкостью V = 30 л находится сжатый воздух при температуре t = 17°С. После того, как часть воздуха израсходовали, давление понизилось на 2 атм. Какое количество воздуха было израсходовано, если температура его осталась постоянной?

Из баллона со сжатым водородом вытекает газ. При температуре t₁ = 7°С манометр показал давление Р₁ = 5×10⁶ Па. Через некоторое время при температуре t₂ = 14°С манометр показал такое же давление. Определите величину утечки газа . Объем баллона V = 10^-2 м³.

В двух сосудах одинакового объема содержится кислород. В одном сосуде газ находится при давлении Р₁ = 2 МПа и температуре Т₁ = 800 К, а в другом при давлении Р₂ = 2,5 Мпа и температуре Т₂ = 200 К. Сосуды соединили между собой трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры Т = 200 К. Определить установившееся в сосудах давление.

Определить количество вещества n и число молекул N в кислороде массой
m = 0,5 кг.

Вода при температуре t = 4 °С занимает объем V = 1 см³. Определите количество вещества n и число молекул воды N при данных условиях.

Найти молярную массу и массу одной молекулы поваренной соли.

Определить массу молекулы углекислого газа.

Определить концентрацию молекул в 0.2 молях кислорода, находящегося в сосуде объемом V = 2 л.

Определить количество вещества водорода, заполняющего сосуд объемом
V = 3 л, если концентрация молекул газа в сосуде n = 2×10¹⁸ м^-3.

В баллоне объемом V = 3 л содержится кислород массой m = 10 г. Определить концентрацию молекул газа.

Баллон объемом V = 20 л заполнен азотом при температуре Т = 400 К. Когда часть азота израсходовали, давление в баллоне понизилось на Dр = 200 кПа. Определить массу израсходованного азота. Процесс считать изотермическим.

В баллоне объемом V = 15 л находится аргон под давлением р₁ = 600 кПа и температуре Т₁ = 300 К. Когда из баллона было изъято некоторое количество аргона, давление в баллоне понизилось до р₂ = 400 кПа, а температура установилась
Т₂ = 260 К. Определить массу m аргона, взятого из баллона.

Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление
р₁ = 3 МПа и температура Т₁ = 700 К, в другом р₂ = 1,5 МПа, Т₂ = 200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры Т = 180 К. Определить установившееся в сосудах давление р.

Вычислить плотность азота, находящегося в баллоне под давлением р = 2 МПа и температуре Т = 400 К.

Определить относительную молекулярную массу газа, если при температуре
Т = 154 К и давлении р = 2,8 МПа он имеет плотность r = 6,1 кг/м³.

Найти плотность азота при температуре Т = 400 К и давлении р = 2 МПа.

В сосуде объемом V = 40 л находится кислород при температуре Т = 300 К. Когда часть кислорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на Dр = 100 кПа. Определить массу израсходованного кислорода, если температура газа в баллоне осталась прежней.

Определить плотность водяного пара, находящегося при давлением р = 2,5 кПа и температуре Т = 250 К.

Определить внутреннюю энергию 0,5 молей водорода, а также среднюю кинетическую энергию <e> молекул этого газа при температуре Т = 300 К.

Один баллон объемом V₁ = 10 л содержит кислород под давлением р₁ = 1,5 МПа, другой баллон объемом V₂ = 22 л содержит азот под давлением р₂ = 0,6 МПа. После соединения баллонов газы смешались, образовав однородную смесь (без изменения температуры). Найти парциальные давления р₁ и р₂ газов в смеси, а также полное давление р смеси.

Смесь водорода и азота при температуре Т = 600 К и давлении р = 2,46 МПа занимает объем V = 30 л. Определить массу водорода и массу азота, если общая масса смеси m = 290 г.

В баллоне объемом V = 22,4 л находится водород при нормальных условиях. После того, как в баллон было дополнительно введено некоторое количество гелия, давление в баллоне возросло до р = 1,25 МПа, а температура не изменилась. Определить массу гелия, введенного в баллон.

Смесь состоит из водорода и кислорода. Масса кислорода в 8 раз больше массы водорода. Найти плотность такой смеси газов при температуре Т = 300 К и давлении р = 0,2 МПа.

Смесь кислорода и азота находится в сосуде под давлением р = 1,2 МПа. Определить парциальные давления р₁ и р₂ газов, если масса кислорода составляет 20% массы смеси.

В сосуде объемом V = 10 л при температуре Т = 450 К находится смесь азота и водорода. Определить давление смеси, если масса азота m₁ = 5 г, а масса водорода m₂ = 2 г.

Смесь азота с массовой долей g₁ = 87,5% и водорода с массовой долей g₂ = 12,5% находится в сосуде объемом V = 20 л при температуре Т = 560 К. Определить давление р смеси, если масса m смеси равна 8 г.

Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения всех молекул газа, находящегося в сосуде объемом V = 3 л при давлении р = 540 кПа.

Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения всех молекул газа, находящихся в 1,5 молях гелия при температуре газа Т = 120 К.

Определить среднюю квадратичную скорость <v_кв.> молекул газа, заключенного в сосуде объемом V = 2 л под давлением р = 200 кПа. Масса газа m = 0,3 г.

Температура окиси азота (NO) равна 300 К. Определить долю молекул, скорости которых лежат в интервале от v₁ = 820 м/с до v₂= 830 м/с.

Кислород нагревают от температуры Т₁ = 240 К до температуры Т₂ = 480 К. Определить, во сколько раз изменяется при этом доля молекул, скорости которых находятся в интервале от v₁ = 100 м/с до v₂ = 200 м/с.

Какая часть молекул сернистого ангидрида (SO₂) при температуре t = 200°С обладает скоростями, лежащими в интервале от v₁ = 420 м/с до v₂ = 430 м/с?

Какая часть от общего числа молекул газа имеет скорости, превышающие наиболее вероятную скорость?

На какой высоте h от поверхности Земли плотность кислорода уменьшается на 1%? Температура кислорода t = 27°С.

Какая часть от общего числа N молекул газа имеет скорости, меньшие наиболее вероятной скорости?

Какая часть молекул азота, находящегося при температуре Т = 400 К, имеет скорости, лежащие в интервале от v_вдо v_в+ Dv, где v_в - наиболее вероятная скорость, Dv = 20 м/с?

Какая часть молекул водорода при температуре t = 0°С обладает скоростями от v₁ = 2000 м/с до v₂ = 2100 м/с?

Какая часть молекул азота, находящегося при температуре Т = 900 К, имеет скорости, лежащие в интервале от v_вдо v_в + Dv, где v_в - наиболее вероятная скорость, Dv = 20 м/с?
В баллоне, объем которого V = 10,5 л, находится водород при температуре
t = 0°С и давлении Р = 750 мм рт. ст. Найти число молекул водорода, скорости которых лежат в интервале от v₁ = 1,19×10³ м/с до v₂ = 1,2×10³ м/с.

Найти среднюю квадратичную скорость молекул азота при температурах 1000 ⁰С, 0 ⁰С, -270 ⁰С.

Вычислить среднюю квадратичную скорость молекул CO₂ при 0 ⁰С.

При какой температуре находится азот, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 2250 км/ч?

Найти среднюю арифметическую, среднюю квадратичную и наиболее вероятную скорости при 0 ⁰С для молекул He₂ и He₃.

Найти среднюю арифметическую, среднюю квадратичную и наиболее вероятную скорости при 0 ⁰С для молекул углекислого газа.

Найти среднюю арифметическую, среднюю квадратичную и наиболее вероятную скорости при 0 ⁰С для молекул кислорода.

Найти среднюю арифметическую, среднюю квадратичную и наиболее вероятную скорости при 0 ⁰С для молекул водяного пара.

Найти для газообразного азота температуру, при которой скоростям молекул 300 м/с и 600 м/с соответствуют одинаковые значения функции распределения Максвелла f(v).

Найти относительное число молекул газа, скорости которых отличаются не более чем на 1% от значения наиболее вероятной скорости.

Найти относительное число молекул газа, скорости которых отличаются не более чем на 2% от средней квадратичной скорости.

Определить температуру газа, для которой средняя квадратичная скорость молекул водорода больше их наиболее вероятной скорости на ΔV =540 м/с.

В высоком вертикальном сосуде находится углекислый газ при температуре Т. Определить изменение давления газа на дно сосуда, если температуру уменьшить в k – раз.

Найти число молекул азота, находящихся при нормальных условиях в 1 дм³ и имеющих наиболее вероятные скорости, значения которых лежат в пределах от 499 м/с до 501 м/c.

Чему равна вероятность того, что какая-нибудь молекула имеет скорость, равную наиболее вероятной скорости?

Найти среднюю длину свободного пробега молекул водорода, находящегося при давлении Р = 1×10^-3 мм рт. ст. и температуре t = -173°С.
Найти среднее число столкновений в единицу времени и длину свободного пробега молекул гелия, если газ находится под давлением Р = 2 кПа и температуре
Т = 200 К.

В колбе объемом V = 100 см³ находится 0,5 г азота. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота.

Водород массой m = 2 г занимает объем V = 2,5 л. Определить среднее число столкновений в единицу времени молекул водорода.

Подсчитать среднее число столкновений, которое испытывает за 1 с молекула аргона при температуре Т = 290 К и давлении Р = 0,1 мм рт. ст. Эффективный диаметр молекул аргона d = 2,9×10^-¹⁰ м.

Средняя длина свободного пробега молекул водорода при некоторых условиях равна 2 мм. Найти плотность водорода при этих условиях.

В баллоне, объем которого V = 2,53 л, содержится углекислый газ (СО₂). Температура газа t =127°С, давление Р = 100 мм рт. ст. Найти количество молекул в баллоне и среднее число столкновений между молекулами в течение 1 с.

Какова средняя скорость молекул кислорода при нормальных условиях, если известно, что средняя длина свободного пробега молекулы кислорода при этих условиях l = 100 нм?

В сосуде объемом V = 5 л находится 0,5 г азота. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при данных условиях.

Сколько столкновений происходит в среднем за 1 с между молекулами водорода в объеме V = 1 см³, если плотность водорода r = 8,5×10^-² кг/м³ и температура t = 0°С?

Найти среднее число столкновений в единицу времени и длину свободного пробега молекул гелия, если газ находится под давлением р = 2 кПа и температуре
Т = 200 К.

Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота в сосуде объемом
V = 5 л. Масса газа m = 0,5 г.

Водород находится под давлением р = 20 мкПа и имеет температуру Т = 300 К. Определить среднюю длину свободного пробега молекул газа.

При нормальных условиях длина свободного пробега молекул водорода равна 0,112 пм. Определить диаметр d молекул водорода.

Какова средняя арифметическая скорость молекул кислорода при нормальных условиях, если известно, что средняя длина свободного пробега молекул кислорода при этих условиях равна 100 нм?

Кислород находится под давлением р = 133 нПа при температуре Т = 200 К. Вычислить среднее число столкновений в единицу времени молекул кислорода при этих условиях.

Водород массой m = 2 г занимает объем V = 2,5 л. Определить среднее число столкновений в единицу времени молекул водорода при нормальных условиях.

Средняя длина свободного пробега молекулы водорода при некоторых условиях 2 мм. Найти плотность r водорода при этих условиях.

В колбе объемом V =100 см³ находится m = 0,5 г азота. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота.

Водород массой m = 2 г занимает объем V = 2,5 л. Определить среднее число столкновений в единицу времени молекул водорода.

Подсчитать количество столкновений, которое испытывает за 1 с молекула аргона при температуре Т = 290 К и давлении Р = 0,1 мм рт. ст. Эффективный диаметр молекул аргона d = 2,9×10^-¹⁰ м.

Средняя длина свободного пробега молекулы водорода при некоторых условиях l = 2 мм. Найти плотность водорода при этих условиях.

В баллоне, объем которого V = 2,53 л, содержится углекислый газ (СО₂), температура газа t = 127°С, давление Р = 100 мм рт. ст. Найти число молекул в баллоне и число столкновений между молекулами в 1 с.

Какова средняя скорость молекул кислорода при нормальных условиях, если известно, что средняя длина свободного пробега молекулы водорода при этих условиях l = 100 нм?

Найти среднюю длину свободного пробега молекулы азота в сосуде объемом
V = 5 л. Масса газа m = 0,5 г.

Сколько столкновений за 1 с происходит между молекулами водорода в объеме V = 1 см³, если плотность водорода r = 8,5×10^-² кг/м³ и температура t = 0°С?

4.4. Термодинамика

Определить удельные теплоемкости с_р и с_v газообразной окиси углерода СО.

Известны удельные теплоемкости с_v = 649 Дж/(кг×К); с_р = 912 Дж/(кг×К). Определить молярную массу газа и число степеней свободы его молекул.

Определить удельные теплоемкости с_v и с_р для газа, состоящего из 85% кислорода (О₂) и 15% озона (О₃).

Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса равняется

4×10^-³ кг/моль, а отношение .

Трехатомный газ, находящийся под давлением Р = 240 кПа и температуре t = 20°С, занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном давлении.

При изобарическом нагревании от температуры t₁ = 0°С до температуры t₂ = 100 °С моль идеального газа поглощает Q = 3,32 кДж тепла. Определить значение .
Найти отношение для газовой смеси, состоящей из 8 г гелия и
16 г кислорода.

Удельная теплоемкость c_р газовой смеси, состоящей из одного киломоля кислорода и нескольких киломолей аргона, равняется 430 Дж/(кг×К). Какая масса аргона находится в данной смеси?

Чему равны удельные теплоемкости c_v и c_р некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях r = 1,43 кг/м³?

Для некоторого двухатомного газа удельная теплоемкость при постоянном давлении c_р = 15×10³ Дж/(кг×К). Чему равна масса одного киломоля этого газа?

В сосуде объемом V = 6 л находится двухатомный газ при нормальных условиях. Определить теплоемкость С_v этого газа при постоянном объеме.

Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости
с_v = 10,4 кДж/(кг×К) и с_p = 14,6 кДж/(кг×К).

Найти удельные теплоемкости азота и гелия при постоянном объеме и давлении.

Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса
m = 4×10^-³ кг/моль и отношение теплоемкостей C_p/C_v = 1,67.

Трехатомный газ под давлением р = 240 кПа и температуре t = 20°С занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость С_p этого газа при постоянном давлении.

Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V = 5 л. Вычислить теплоемкость С_v этого газа при данных условиях.

Определить молярные теплоемкости С_p и С_v смеси двух газов - одноатомного и двухатомного. Количество вещества n₁ одноатомного и n₂ - двухатомного газов соответственно равны 0,4 моля и 0,2 моля.

Определить удельные теплоемкости с_v и с_p водорода, в котором половина молекул распалась на атомы.

В сосуде находится смесь двух газов - кислорода массой m₁ = 6 г и азота массой m₂ = 3 г. Определить удельные теплоемкости с_v и с_p такой газовой смеси.

Одноатомный газ, количество вещества n₁ которого равно 2 моля, смешан с трехатомным газом, количество вещества n₂ которого равно 3 моля. Определить молярные теплоемкости С_v и С_p этой смеси.

Смесь двух газов состоит из гелия массой m₁ = 5 г и водорода массой m₂ = 2 г. Найти отношение теплоемкостей С_p/С_v этой смеси.

Найти молярные теплоемкости С_v и С_p смеси кислорода массой m₁ = 2,5 г и азота массой m₂ = 1 г.

Относительная молекулярная масса М_r газа равна 30, показатель адиабаты
g = 1,40. Вычислить удельные теплоемкости с_v и с_p этого газа.

Азот, занимающий при давлении Р = 10⁵ Па объем V = 10 л, расширяется вдвое. Найти работу, совершаемую газом при следующих процессах: 1) изобарическом, 2) изотермическом, 3) адиабатическом.

Кислород (О₂) массой m = 1 кг сжимается адиабатически, вследствие чего температура газа возрастает от t₁ = 20°С до t₂ = 500°С. Вычислить: 1) приращение внутренней энергии газа; 2) работу, затраченную на сжатие газа.

Кислород массой m = 200 г занимает объем V₁ = 100 л и находится под давлением Р₁ = 200 кПа. При нагревании газ расширяется при постоянном давлении до объема V₂ = 300 л, а затем его давление возрастает до Р₂ = 500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и количество теплоты, переданное газу.

Кислород при неизменном давлении Р = 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от V₁ = 1 м³ до V₂ = 3 м³. Определить изменение внутренней энергии кислорода, работу, совершенную им при расширении, а также количество теплоты, сообщенное газу.

Водород занимает объем V = 10 м³ при давлении Р₁ = 0,1 МПа. Газ нагрели при постоянном объеме. Его давление стало Р₂ = 0,3 МПа. Определить изменение внутренней энергии газа, работу, совершенную газом, и количество теплоты, сообщенное газу.

Азот массой m = 0,1 кг был изобарически нагрет от температуры Т₁ = 200 К до температуры Т₂ = 400 К. Определить работу, совершенную газом, полученное им количество теплоты и изменение внутренней энергии азота.

При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа
А = 160 Дж. Какое количество тепла было сообщено газу?

Газ, занимающий объем V = 5 л, находящийся под давлением Р = 2×10⁵ Па и при температуре t = 17°С, был нагрет и расширялся изобарически. Работа расширения газа А = 200 Дж. На сколько градусов нагрет газ?

Найти работу, совершенную при изотермическом расширении азота массой m = 10,5 г от давления Р₁ = 2,5×10⁵ Па до давления Р₂ = 10⁵ Па. Температура газа t = -23°С.

Гелий объемом V₁ = 1 л, находящийся при нормальных условиях, изотермически расширяется за счет полученного извне тепла до объема V₂ = 2×V₁. Найти работу, совершенную газом при расширении, а также количество теплоты, сообщенное газу.

Какая часть молекул двухатомного газа распалась на атомы, если показатель адиабаты g образовавшейся смеси равен 1,5?

При адиабатическом сжатии давление воздуха было увеличено от р₁ = 50 кПа до р₂ = 0,5 Мпа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление р₃ газа в конце процесса.

Кислород массой m = 200 г занимает объем V₁ = 100 л и находится под давлением р₁ = 200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V₂ = 300 л, а затем его давление возросло до р₃ = 500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии DU газа, совершенную им работу А и количество теплоты Q, переданное газу. Построить график процесса.

Объем водорода при изотермическом расширении увеличился в 3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и количество теплоты Q, полученное им при этом. Масса водорода равна 200 г, температура 27 ⁰С.

Водород массой m = 400 г, имевший температуру Т = 300 К, адиабатически расширился, увеличив свой объем в 3 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в 2 раза. Определить полную работу А, совершенную газом, и конечную температуру Т газа.

Азот массой m = 0,4 кг был изобарически нагрет от температуры Т₁ = 200 К до температуры Т₂ = 300 К. Определить работу А, совершенную газом, полученное им количество теплоты Q и изменение DU внутренней энергии азота.

Кислород массой m = 250 г, имевший температуру Т₁ = 200 К, был адиабатически сжат. При этом была совершена работа А = 25 кДж. Определить конечную температуру газа.

Во сколько раз увеличился объем 0,4 молей водорода при изотермическом расширении, если при этом газ получил количество теплоты Q = 800 Дж. Температура водорода Т = 300 К.

В баллоне при температуре Т₁ = 145 К и давлении р₁ = 2 МПа находится кислород. Определить температуру Т₂ и давление р₂ кислорода после того, как из баллона будет очень быстро выпущена половина газа.

Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, к.п.д. которого h = 0,4, если работа А₁ изотермического расширения равна 8 Дж.

Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику количество теплоты Q₂ = 14 кДж. Определить температуру Т₁ нагревателя, если при температуре холодильника Т₂ = 280 К работа цикла А = 6 кДж.

Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя количество теплоты Q₁ = 4,38 кДж и совершил при этом работу А = 2,4 кДж. Определить температуру нагревателя, если температура холодильника Т₂ = 273 К.

Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику 67% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру Т₂ холодильника, если температура нагревателя Т₁ = 430 К.

Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия h цикла Карно при повышении температуры нагревателя от Т₁ = 380 К до Т₁ = 560 К? Температура холодильника Т₂ = 280 К.

Газ, совершающий цикл Карно, получает количество теплоты Q₁ = 84 кДж. Какую работу А совершает газ, если температура Т₁ нагревателя в три раза выше температуры Т₂ холодильника?

Совершая цикл Карно, газ получил от нагревателя количество теплоты Q₁ = 500 Дж и совершил работу А = 100 Дж. Температура нагревателя Т₁ = 400 К. Определить температуру холодильника.

Тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя
Т₁ = 500 К. Определить к.п.д. цикла и температуру Т₂ холодильника, если за счет количества теплоты Q₁ = 1 кДж, полученной от нагревателя, машина совершает работу А = 350 Дж.

Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику количество теплоты Q₂ = 14 кДж. Определить температуру Т₁ нагревателя, если при температуре холодильника Т₂ = 280 К работа цикла А = 10 кДж.

Газ, совершающий цикл Карно, получает количество теплоты Q = 84 кДж. Какую работу совершает газ, если температура Т₁ нагревателя в два раза выше температуры холодильника Т₂?

Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику 76% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру холодильника Т₂, если температура нагревателя Т₁ = 400 К.

Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, к.п.д. которого h = 0,4, если работа изотермического расширения А₁ = 18 Дж.

Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя Т₁ = 500 К, температура холодильника Т₂ = 250 К. Определить к.п.д. цикла, а также работу А₁_,совершенную рабочим веществом при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа А₂ = 70 Дж.

Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, и за один круговой процесс газ совершает работу 980 кДж. К.п.д. цикла составляет 38%. Определить количество теплоты, переданное холодильнику.

Идеальная холодильная машина работает по обратному циклу Карно и потребляет мощность 1 кВт. При этом она отдает теплоту от тела с температурой -15 ⁰С телу с температурой 27 ⁰С. Определить к.п.д. цикла и количество теплоты, отданное нагретому телу за 1 с.

Идеальная холодильная машина работает по обратному циклу Карно и потребляет мощность 1 кВт. При этом она забирает теплоту от тела с температурой -37 ⁰С и отдает телу с температурой 67 ⁰С. Определить к.п.д. цикла и количество теплоты, отнятое у холодного тела за 1 с.

Идеальный газ совершает прямой цикл, состоящий из адиабаты, изобары и изохоры. Определить к.п.д. цикла, если при адиабатическом процессе объем идеального газа уменьшился в n раз. Показатель адиабаты γ.

Идеальный газ совершает прямой цикл, состоящий из адиабаты, изобары и изохоры. Определить к.п.д. цикла, если при адиабатическом процессе объем идеального газа увеличился в 11 раз. Показатель адиабаты γ.

Используя неравенство Клаузиуса, показать, что к.п.д. всех циклов с одинаковыми максимальной и минимальной температурами меньше, чем цикла Карно при тех же температурах.

Найти к.п.д. цикла, состоящего из двух изохор и двух изотерм, если в пределах его объем идеального газа изменяется в n раз, а абсолютная температура в k раз.

В каком случае к.п.д. цикла Карно повысится больше: при увеличении температуры нагревателя на ΔТ или при уменьшении температуры холодильника на ту же самую величину?

Водород совершает работу по циклу Карно. Найти к.п.д. цикла, если при адиабатическом расширении объем газа увеличивается в 3 раза.

Водород совершает работу по циклу Карно. Найти к.п.д. цикла, если давление уменьшается в 2 раза.

Найти изменение энтропии при изобарическом расширении гелия массой m = 8 г от объема V₁ = 10 л до объема V₂ = 25 л.

Найти изменение энтропии при изотермическом расширении водорода массой m = 6 г, если давление изменяется от Р₁ = 10⁵ Па до Р₂ = 0,5×10⁵ Па.

Найти изменение энтропии при переходе 8 г кислорода из состояния с объемом V₁ = 10 л и температурой t₁ = 80°С в состояние с объемом V₂ = 40 л и температурой t₂ = 300°С.

Вычислить приращение энтропии одного киломоля трехатомного идеального газа при нагревании его от температуры t₁ = 0°С до температуры t₂ = 500°С, если процесс нагревания происходит при постоянном объеме.

Найти приращение энтропии при расширении 2 г водорода от объема V₁ = 1,5 л до объема V₂ = 4,5 л, если процесс расширения происходит при постоянной температуре.

В закрытом сосуде объемом V = 2,5 л находится водород при температуре
t₁ = 17 °С и давлении Р₁ = 100 мм. рт. ст. Водород охлаждают до температуры
t₂ = -183 °С. Вычислить приращение энтропии.

Азот массой m = 10,5 г азота изотермически расширяется от объема V₁ = 2 л до объема V₂ = 5 л. Найти приращение энтропии при этом процессе.

Вычислить изменение энтропии водорода массой m = 100 г при изотермическом расширении его от объема V₁ до объема V₂ = 10×V₁.

При нагревании 1 киломоля двухатомного газа его абсолютная температура увеличивается в 1,5 раза. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорически, 2) изобарически.

Найти изменение энтропии при плавлении 1 кг льда, находящегося при -10 ⁰С. Удельная теплоемкость льда 2·10³ Дж/кг·К, удельная теплота плавления 33·10⁴Дж/кг.

Найти изменение энтропии при нагревании 200 г олова от температуры 20 ⁰С до температуры плавления.

Найти прирост энтропии при превращении 5 кг воды, взятой при 0 ⁰С, в пар при 100 ⁰С.

Найти изменение энтропии при превращении 3 л воды, взятой при 18 ⁰С, в лед при –5 ⁰С.

Найти изменение энтропии 2 молей кислорода при увеличении его температуры в 3 раза в изохорическом процессе.

Во сколько раз увеличился объем 4 молей идеального газа, если его энтропия увеличилась на 40 Дж/К?

Смешивают два разнородных, не реагирующих химически, газа при температуре 300 К и давлении 10⁵Па. Их объемы соответственно 5 л и 2 л. Найти изменение энтропии.

В цилиндре под поршнем находится смесь 0,8 г водяного пара и 0,25 г капелек тумана при температуре 60 ⁰С. Смесь сжимают и получают насыщенный водяной пар при температуре 170 ⁰С. Получает или отдает теплоту смесь при этом процессе?

Найти изменение энтропии при охлаждении 100 г воздуха от 35 ⁰С до 5 ⁰С при постоянном объеме.

Найти изменение энтропии при охлаждении 100 г воздуха от 35 ⁰С до 5 ⁰С при постоянном давлении.

Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из двух изохор и двух адиабат.

Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из двух изохор и двух изобар.

Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из изотермы, изобары, изохоры.

Показать, что энтропия увеличивается, если горячая вода отдает тепло такому же количеству холодной воды, и их температуры выравниваются.

4 литра воды нагревают от 10 ⁰С до кипения и обращают в пар. Определить изменение энтропии.

Рассчитать поверхностное натяжение мыльной пленки, если на перекладину длиной 35 мм и массой 0,09 г для равновесия нужно подвесить груз массой 0,4 г (см. рис.).

Мыльный пузырь сферической формы выдувается так, что его радиус каждую секунду увеличивается на 1 см. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости равен 2,5×10^-2 Н/м. Вычислить мощность, необходимую для создания поверхности пузыря с радиусом кривизны, равным 2 см.

При плавлении проволоки с одного конца процесс образования капель такой же, как при вытекании жидкости из трубочки. При оплавлении серебряной проволоки диаметром 0,5 мм образовалось 12 капель серебра. На сколько сантиметров укоротилась проволока? (Для серебра коэффициент поверхностного натяжения s = 0,42 Н/м).

Каков коэффициент поверхностного натяжения жидкости, если масса капли этой жидкости, стекающей из капилляра диаметром 5 мм, равна 48 мг?

На дне сосуда имеется отверстие диаметром 0,2 мм (см. рис.). До какой наибольшей высоты можно налить ртуть в сосуд, чтобы она не выливалась из отверстия? Коэффициент поверхностного натяжения ртути s = 0,44 Н/м. Плотность ртути 13,6 г/см³.

Какой высоты должен быть столбик спирта в капилляре диаметром 1 мм, чтобы на нижнем конце его могла образоваться капля? Коэффициент поверхностного натяжения спирта s = 2,15 мГ/мм.

В капилляр диаметром 2 мм втянута вода так, что образовался столбик длиной 110 мм. Сколько капель воды вытечет из капилляра, если предоставить воде возможность вытекать? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,2×10^-2 Н/м.

В воронку налита вода. Отросток воронки имеет диаметр 1,5 мм. На какой высоте должна стоять вода в воронке, чтобы она начала по каплям выливаться из отростка? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,2·10^-2 Н/м.

Почва покрыта снегом при 0°С. Толщина снежного покрова 10 см. Какой интенсивности требуется дождь с температурой воды 10°С, чтобы расплавить весь снег? Плотность снега равна 0,2 г/см³. (Примечание: интенсивность осадков обычно задается толщиной слоя).

Какое количество пара требуется для нагревания 80 л воды от 6°С до 35°С?

Сосуд, массой и теплоемкостью которого можно пренебречь, содержит 1 кг воды. Его поместили на плиту, причем вблизи точки кипения температура воды возрастает на 10°С в минуту. Через сколько времени с момента закипания выкипит вся вода, если тепло будет поступать в таком же количестве?

В системе центрального отопления нагрев осуществляется пропусканием воды, поступающей в радиаторы при температуре 60°С и выходящей из них при температуре 37°С. Эта система заменяется другой, в которой нагрев производится паром, который при атмосферном давлении конденсируется в радиаторах, причем конденсат покидает радиаторы при температуре 82°С. Какое количество пара даст такой же эффект, что и 1 кг воды в первоначальной системе?

В топке парового котла сжигается уголь со скоростью 25,2 кг/час. Пар от котла приводит в движение паровую машину мощностью 1,5 кВт. Найти к.п.д. машины, если 1 кг угля при сгорании превращает 14,85 кг воды при температуре кипения в пар той же температуры. Теплота парообразования воды 2,26×10⁶ Дж/кг.

450 кг воды кипят при 100°С, давлении 1 атм. и превращаются в пар, занимающий объем 7,2×10⁵см³. Вычислить произведенную при этом работу против внешнего давления и увеличение внутренней энергии. Теплота парообразования 2,26×10⁶ Дж/кг.

1 кг пара при 150 °С введен в сосуд, содержащий 10 г воды при 50°С. Какова будет температура пара? Теплоемкость пара рассчитывать, как для идеального газа. Теплоемкостью сосуда пренебречь.

Наружная поверхность кирпичной стены толщиной 40 см находится при температуре - 20 ⁰С, а внутренняя при 20 ⁰С. Определить количество теплоты, проходящее за сутки через 1 м² стены. Коэффициент теплопроводности кирпича λ = 2,52·10³ Дж/м·час·град.

Две стеклянных трубки диаметром 0,25 мм и 0,4 мм соединены внизу резиновой трубкой и заполнены водой при 20 ⁰С. При какой разности давлений воздуха в трубках уровень воды в них будет одинаков?

Капиллярная трубка с внутренним диаметром 0,5 мм заполнена водой. Внизу трубки образовалась капля радиусом 6 мм. Определить высоту столба воды в трубке. Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7·10^-2 Дж/м².

В горизонтальной трубе с двумя различными по величине сечениями течет стационарный поток воды: в широкой части со скоростью 6 см/с при давлении 16·10⁴ Н/м². Определить скорость течения воды в узкой части трубы, если давление в ней 14 Н/м².

Определить скорость истечения 1 дм³ воздуха, находящегося под давлением 1200 мм.рт.ст. в пространстве, наполненном воздухом при давлении 700 мм.рт.ст.

При каждом биении сердца человека левый желудочек выталкивает в аорту 0,07 кг крови при давлении 200 мм.рт.ст. Считая, что в минуту происходит 75 сокращений желудочка, и плотность крови 1,05·10³ кг/м³, определить работу сердца в течение суток.

Определить добавочное давление в пузырьке воздуха диаметром 0,006 мм, находящегося под поверхностью глицерина. Коэффициент поверхностного натяжения глицерина равен 6,5·10^-2 Дж/м².

Определить диаметр капилляра термометра, если в нем находится ртуть, величина добавочного давления которой 5·10³ Н/м².

Разлившаяся ртуть образовала 3·10⁴ капель диаметром 1,5 мм каждая. При этом выделилось 0,2 Дж энергии. Определить коэффициент поверхностного натяжения ртути, если она находилась в колбе диаметром 10 см. Плотность ртути 13,6·10³ кг/м³.

Какое количество энергии высвобождается при слиянии мелких водяных капель радиусом 2·10^-3 мм в одну большую каплю радиусом 2 мм? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,3·10^-2 Дж/м².

Капилляр опустили в воду. Какое количество тепла выделится при поднятии воды по капилляру? Считать смачивание полным, а коэффициент поверхностного натяжения равным α.

Определить работу при изотермическом выдувании мыльного пузыря радиусом R, если давление окружающего воздуха P₀, поверхностное натяжение мыльной пленки α.

Найти силу притяжения двух параллельных стеклянных пластинок, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,1 мм, после того, как между ними поместили каплю воды массой 100 мг.

Две вертикальные параллельные друг другу стеклянные пластины погружены в воду частично. Ширина их 15 см, расстояние между ними 0,15 мм. Считая, что смачивание полное, определить силу, с которой они притягиваются друг к другу.

5. Вопросы физических диктантов

N1. Кинематика поступательного и вращательного движения

материальной точки

1. Формула средней скорости поступательного движения.

2. Формула мгновенной скорости поступательного движения.

3. Формула мгновенного ускорения при поступательном движении.

4. Формула пути равномерного поступательного движения.

5.Формула тангенциального ускорения в векторном и скалярном видах.

6. Формула нормального ускорения в векторном и скалярном видах.

7. Формула угловой скорости при равномерном вращательном движении.

8. Выражение линейной скорости через угловую скорость.

9. Связь угловой скорости с частотой вращения.

10. Формула угловой скорости при равнопеременном вращательном движении.

11. Период обращения при вращательном движении.

12. Формула пути (угла поворота) равнопеременного вращательного движения.

N2. Динамика поступательного движения материальной точки

1. Формула 2-го закона Ньютона в интегральной форме.

2. Формула 2-го закона Ньютона в дифференциальной форме.

3. Выражение импульса материальной точки в векторной форме.

4. Закон сохранения импульса в векторной форме.

5. Сила упругости. Закон Гука в векторной форме.

6. Сила трения в векторной форме.

7. Закон всемирного притяжения в векторной и скалярной формах.

N3. Динамика вращательного движения абсолютно твердого тела

1. Формула вектора момента силы.

2. Формула момента инерции материальной точки.

3. Формула момента инерции абсолютно твердого тела.

4. Формула момента инерции: а) сплошного диска; б) шара; в) тонкого обруча; г) тон-

кого стержня.

5. Основной закон динамики вращательного движения в векторной форме.

6. Формула момента импульса материальной точки.

7. Формула момента импульса абсолютно твердого тела.

8. Выражение закона сохранения момента импульса в векторной форме.

9. Теорема Штейнера.

N4. Работа и энергия при поступательном и вращательном

движении

1. Формула механической работы при поступательном движении.

2. Формула механической работы при вращательном движении.

3. Формула и единицы измерения мощности.

4. Формула кинетической энергии при поступательном движении.

5. Формула кинетической энергии при вращательном движении.

6. Формула потенциальной энергии тела, поднятого над поверхностью Земли.

7. Закон изменения и сохранения механической энергии.

N5. Гармонические колебания и волны

1. Уравнение гармонических колебаний для смещения.

2. Уравнение для скорости колебательного процесса.

3. Уравнение для ускорения колебательного процесса.

4. Связь циклической частоты с периодом колебаний и частотой вращения.

5. Уравнение собственных колебаний пружинного маятника: а) без учета сил сопротивления; б) с учетом сил сопротивления.

6. Формула периода колебаний: а) математического маятника; б) пружинного маятника.

7. Формула энергии гармонических колебаний.

8. Формула длины волны.

9. Уравнение плоской гармонической волны.

N6. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа

1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для давления.

2. Уравнение Менделеева-Клайперона.

3. Закон Дальтона.

4. Формула средней длины свободного пробега молекул.

5. Формула для числа столкновений молекул.

6. Формула для средней квадратичной скорости молекул.

7. Формула для наиболее вероятной скорости молекул.

N7. Термодинамика: 1-е и 2-е начала. Тепловые двигатели.

Энтропия

1.Формула внутренней энергии идеального газа для одного моля и произвольной массы газа.

2. Формула работы газа при расширении.

3. 1-е начало термодинамики.

4. Формулы молярной теплоемкости: а) при постоянном объеме; б) при постоянном давлении.

5. Уравнение состояния газа при адиабатном процессе.

6. Формула энтропии с точки зрения термодинамики.

7. Формула к.п.д. обратимого цикла Карно.

8. Неравенство Клаузиуса.

6. Экзаменационные вопросы

1. Механическое движение. Основная задача классической механики. Понятие материальной точки (М.Т.) и траектории ее движения. Путь, перемещение. Относительность движения. Система отсчета. Способы задания М.Т. в пространстве.

2. Кинематика поступательного движения. Основные характеристики прямолинейного движения - скорость, ускорение, путь, перемещение. Общая формула пути. Графическое представление. Анализ для равнопеременного движения.

3. Криволинейное движение материальной точки. Основные характеристики движения. Нормальная и тангенциальная составляющая полного ускорения.

4. Уравнение движения материальной точки. Анализ конкретных случаев движения с учетом возможных значений нормальной и тангенциальной составляющей ускорения.

5. Кинематика вращательного движения. Движение материальной точки по окружности. Угловые характеристики движения - путь, перемещение, скорость, ускорение. Направление этих векторов. Связь угловых и линейных величин.

6. Сила. Виды сил в механике. Законы Ньютона. Основной закон динамики поступательного движения в дифференциальной форме. Принцип независимости действия сил.

7. Понятие механической системы. Внутренние и внешние силы. Импульс материальной точки, замкнутой системы. Закон сохранения и изменения импульса.

8. Абсолютно твердое тело. Вращение АТТ вокруг неподвижной оси. Момент силы и момент инерции АТТ.

9. Теорема Штейнера. Момент инерции тел правильной геометрической формы: тонкостенный цилиндр (обруч, кольцо), сплошной цилиндр (диск), полый цилиндр (кольцевой диск). Вывод формул.

10. Вывод формулы момента инерции для стержня относительно оси вращения проходящей: а - через один из его концов; б - через центр масс.

11. Механическая работа. Ее выражение через криволинейный интеграл. Графическое представление. Анализ конкретных случаев. Мощность.

12. Кинетическая энергия тела, механической системы. Ее связь с работой внутренних и внешних сил.

13. Консервативные и неконсервативные силы. Работа силы тяжести и силы упругости. Потенциальная энергия. Ее связь с силой.

14. Консервативные и неконсервативные системы. Закон сохранения полной механической энергии системы материальных точек. Примеры.

15. Кинетическая энергия вращательного движения АТТ. Ее связь с работой.

16. Работа, совершаемая силой при вращательном движении.

17. Основное уравнение динамики вращательного движения.

18. Момент импульса АТТ. Закон сохранения момента импульса. Примеры.

19. Гармонические колебания. Понятие амплитуды, фазы и частоты колебаний. Зависимость смещения, скорости и ускорения колеблющейся величины от времени. Анализ. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Графический метод изображения гармонических колебаний.

20. Механические гармонические колебания материальной точки. Связь между силой и смещением материальной точки. Зависимость механической энергии колеблющейся точки от времени. Анализ.

21. Вывод дифференциального уравнения свободных гармонических колебаний на примере пружинного маятника. Зависимость периода колебаний от жесткости пружины и массы груза.

22. Сложение гармонических колебаний одинакового направления с равными частотами. Анализ частных случаев.

23. Сложение гармонических колебаний одинакового направления со слегка отличающимися частотами. Биения.

24. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Анализ конкретных случаев.

25. Свободные затухающие колебания. Вывод дифференциального уравнения, его анализ. Время релаксации, декремент затухания, добротность.

26. Свободные затухающие колебания пружинного маятника.

27. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение.

28. Основные положения молекулярно-кинетической теории идеального газа. Статистический метод исследования. Параметры микро- и макросостояний.

29. Уравнение состояния идеального газа. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Уравнение Менделеева-Клайперона.

30. Изопроцессы, их уравнения, графики. Анализ.

31. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры.

32. Основные положения классической статистики. Понятие о стационарном распределении молекул по модулю скоростей. Функция распределения Максвелла и ее физический смысл.

33. График функции распределения и его зависимость от температуры газа. Наиболее вероятная, среднеарифметическая и среднеквадратичная скорости молекул.

34. Зависимость давления от высоты. Вывод барометрической формулы. График.

35. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул газа. Эффективный диаметр молекул.

36. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Коэффициенты переноса. Их зависимость от давления.

37. Термодинамическая система. Термодинамический процесс. Параметры состояния. Условия равновесия термодинамической системы. Степени свободы системы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии хаотического движения по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа.

38. Теплопередача. Работа газа при изменении его объема. Первое начало термодинамики.

39. Теплоемкость: удельная, молярная. Теплоемкость при постоянном давлении и объеме. Ее зависимость от числа степеней свободы. Уравнение Майера.

40. Работа газа при изобарном и изохорическом процессах. Изменение внутренней энергии.

41. Работа газа при изотермическом процессе. Изменение внутренней энергии.

42. Адиабатический процесс. Вывод уравнения адиабаты. Коэффициент Пуассона.

43. Работа идеального газа при адиабатическом процессе.

44. Круговой процесс. Цикл. Обратимый и необратимый процессы. 2-е начало термодинамики в формулировке Планка и Клаузиуса.

45. Принцип работы тепловой и холодильной машины. 2-е начало термодинамики в формулировке Кельвина-Планка.

46. Цикл Карно. Его к.п.д. для идеального газа. Термодинамическая шкала температур.

47. Термодинамическая вероятность, ее свойства. Статистическое толкование 2-го начала термодинамики.

48. Понятие энтропии. Ее свойства. Энтропия обратимого и необратимого процессов. Неравенство Клаузиуса. Физический смысл энтропии.

49. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл поправок. Сравнение теоретических изотерм с экспериментальными изотермами.

50. Фазовые переходы. Метастабильные состояния. Критическое состояние вещества.

51. Энергия взаимодействия между молекулами и агрегатные состояния вещества. Газы. Жидкости. Ближний и дальний порядок. Особенности жидкого состояния.

52. Поверхностное натяжение. Смачивание. Давление обусловленное кривизной поверхности жидкости. Капиллярные явления. Поверхностно-активные вещества.

53. Гидродинамика. Ламинарное и турбулентное движение. Закон Бернулли.

7.Литература

Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. - М: Наука, 1973.
Иродов И.Е. Задачи по общей физике. - М.: Наука, 1979.
Воробьев И.И. и др. Задачи по физике. – М.: Наука, 1988.
Сахаров Д.И. Сборник задач по физике. –М.: Учпедгиз, 1958.
Куликов А.С. Сборник задач по общей физике. – М.: Высшая школа, 1964.

НЕВЗОРОВА Эльвира Германовна

ЗАВОДОВСКИЙ Алексей Геннадьевич

Сборник заданий по физике

Часть 1.

Механика. Молекулярная физика и термодинамика

Учебное пособие

Редактор В.С. Чеботарева

ЛР № 020520 от 23.04.92 г.

Подписано к печати Бум. писч. №1

Заказ № Уч. - изд. л.

Формат 60Х84 1/16 Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625000, Тюмень, Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625000, Тюмень, Володарского, 38

Контакты - помощь студентам

Пн - Вскр 9⁰⁰-22⁰⁰

39-58-68-649

bovaliservice

zakaz [at] reshuzadachi [dot] ru

+375 29 2560343

+7 965 1438010

Сделать заказ >>>

Готовые решения задач

Сотрудничество

Вниманию авторов студенческих работ! Приглашаем к долгосрочному и взаимовыгодному сотрудничеству кандидатов наук, аспирантов, инженеров и других специалистов. Горячие вакансии: геодезия, термех и сопромат строительного профиля БНТУ, спецпредметы БГИУР (проектирование РЭС, СВЧ, антенны) и другие. Ждем ваше резюме...

Помощь заочникам

Готовые решения задач, дополнительные шпаргалки, методички, находятся в свободном доступе тут

Контрольные работы на заказ

Я вам решу, чего же боле?

Что я могу еще решать?

(Контрольные и курсовые на заказ)

Теперь я знаю в вашей воле

Сделать выбор - не оплошать.

Сайт контрольных и курсовых

www.reshuzadachi.ru

Новости

Методички для заочников

Решение задач на заказ

Вузы

На сайте студентов

Физика для студентов ТюмНГУ

“Тюменский государственный нефтегазовый университет” Э.Г. Невзорова, А.Г. Заводовский

СБОРНИК ЗАДАНИЙ ПО ФИЗИКЕ Часть. 1 Механика. Молекулярная физика и термодинамика

Сборник заданий по физике

Издательство «Нефтегазовый университет»

Контакты - помощь студентам

Готовые решения задач

Репетиторы для ЦТ

Сотрудничество

Помощь заочникам

Контрольные работы на заказ

Вопрос студентам

Информация

Заказать работу

Для заочников

Курсовые-контрольные

Форум студентов