Ответы на вопросы викторины
1. Физическое явление, при котором тело отдает некоторое количество теплоты окружающим телам, но при этом не охлаждается, возможно в том случае, если над телом совершается работа. По первому закону термодинамики изменение внутренней энергии равно сумме количества теплоты, полученного системой и работы внешних сил:
U=Q+A’, где A’- работа внешних сил. Так как по условию
Аналогично возможно и физическое явление, при котором тело получает тепло от нагревателя, но при этом не нагревается. Только в этом случае тело само совершает работу. По первому закону термодинамики изменение внутренней энергии термодинамической системы равно разности полученного количества теплоты и работы, совершенной системой:
2. Почему заходящее солнце становится красным? В этом виновато рассеяние солнечного света в атмосфере. Закон Релея: интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты света или, иначе говоря, обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны. Если его применить к рассеянию солнечного света в земной атмосфере, то нетрудно объяснить красный цвет солнца при закате. Неоднородности плотности воздуха являются рассеивающими центрами, и чем ближе солнце к линии горизонта, тем более длинный путь проходят в атмосфере световые лучи, прежде чем попадут к наблюдателю, и тем в большей мере сдвигается их спектр. Эти причины и обусловливают красный цвет заходящего солнца.
Почему солнце при восходе часто кажется сплюснутым? Причина одна - рефракция световых лучей в атмосфере. Атмосфера Земли - среда с постепенно изменяющейся плотностью, а потому солнечные лучи, попадая в атмосферу, постепенно искривляются в сторону более плотных слоев и создается впечатление, будто наше светило расположено несколько выше, чем на самом деле. Вследствие рефракции верхний край солнечного диска приподнимается меньше, чем нижний, так как рефракция уменьшается по мере уменьшения зенитного расстояния. Именно поэтому заходящее солнце и кажется наблюдателю сплюснутым.
3. Когда змеи и ящерицы хотят сбросить кожу, они ищут узкий лаз, в котором их кожа зацепляется благодаря силам трения. Ящерица или змея начинает выползать, при этом сброшенная кожа остается в лазу.
4. Луна лишена воды и атмосферы. По закону Всемирного закона тяготения F=(G*Mз*m)/Rз2, , где m -масса тела, Mз -масса Земли, Rз -радиус Земли, G=6,67*10-11 Н*м2 /кг2 -универсальная гравитационная постоянная. Но F=gз*m -сила тяжести. Следовательно gз=(G*Mз)/Rз2. Аналогично и для Луны gл=(G*Mл)/Rл2 . По известным массе и радиусе Луны рассчитывают и получают, что gл=1,63м/с. При столь малом ускорении силы тяжести на Луне ее атмосфера (если она когда-либо была) не могла быть плотной, подобно земной, а за длительный лунный день (14,8 земных), лунная поверхность нагревается более чем на 100 градусов, при которой скорость молекул более 24 км/с (по данным из справочника), поэтому они и покинули ее. Безусловно, из лунных недр и сейчас выделяется небольшое количество газа, в том числе и СО2, но тяжелые молекулы диссоциируются солнечным излучением и тоже покидают Луну.
5. Если заряженная частица влетает в однородное магнитное поле со скоростью, направленной под углом к вектору индукции, то она начинает двигаться по спирали. Под действием магнитной силы частица приобретает ускорение, модуль которого равен: a=Fм/m= qBv/m. Радиус кривизны траектории, по которой движется частица, определяется по формуле r =mv/qB (т.к. a=v2/r)
Из формулы видно, что r~v. При этом, чем сильнее поле, тем меньше радиус обращения, и наоборот: чем поле слабее, тем больше радиус обращения частицы по винтовой траектории.
Для наглядности магнитного зеркала (магнитной пробки) рассмотрим модель поля в форме бутылки с зауженным горлышком. Тогда, если на пути этой частицы создать более сильное магнитное поле (в горлышке), то радиус и скорость обращения частицы будет уменьшаться. В конце концов, их движение будет тормозиться и превратится в обратное движение к центру бутылки (с оставшейся скоростью по инерции). Таким образом, частицы, попавшие в магнитную бутылку, не вылетают из нее благодаря магнитным пробкам.
6. Наезднику легче удержаться с внутренней стороны от седла (по отношению к арене), т.к. центр тяжести смещен ближе к центру арены. Также к центру арены направлена центростремительная сила - сила реакции со стороны лошади на человека. Эта сила определяет центростремительное ускорение.
N= mv2/R, где а =V2/R-центростремительное ускорение, V-линейная скорость вращения, R-радиус круга, по которому движется человек. Снаружи ему придется удерживаться как за подпруги, седло и именно эта сила должна будет придать центростремительное ускорение, т.е. человек будет двигаться за счет собственного усилия.
7. При холостых оборотах частота вращения ротора дрели высокая, следовательно, высота тона тоже высокая. При увеличении нагрузки на дрель (сверление) происходит понижение частоты вращения ротора, поэтому звук становится ниже тоном.
8. При расчесывании волос в сухую погоду пластмассовой расческой проскакивают искры, т.к. при расчесывании мы передаем заряд около 0.1 мкКл, тогда напряжение его заряда 10 кВ. Напряжение линий дальних электропередач значительно больше, около 500 кВ. А напряжение батарейки карманного фонарика 1.5 В или 4.5 В.
9. Могут, т.к. при включении источника тока электрическую цепь между электродами поддерживается постоянная разность потенциалов, и заряды непрерывно перемещаются от отрицательного полюса к положительному.
10. 22 сентября 1791 года в Лондоне в семье кузнеца Джеймса Фарадея родился мальчик, которого назвали Майклом. Пройдет время, и Майкл Фарадей станет великим ученым, совершит множество открытий, введет новые физические понятия. А между тем его начальное образование, как впоследствии говорил он сам, «было самым заурядным и сводилось к… навыкам чтения, письма и арифметики, полученным в обычной школе».
В 12 лет Майкл поступил на работу посыльным в книжный магазин, где работал переплетчиком. Там ему и представилась возможность читать научные книги. В 1812 году один из постоянных посетителей магазина подарил ему билеты на лекции сэра Гемфри Дэви - известного химика, профессора Королевского института. В 1813 г. Дэви сделал Майкла своим ассистентом. В 1821 г. в ходе опытов Фарадею удалось показать, что вблизи проводника с током на полюс магнита воздействует сила, заставляющая полюс описывать круги вокруг проводника. В 1823 г. опубликовал статьи с изложением метода получения жидкого хлора. В 1822 г. после открытия Эрстеда, Фарадей предположил, что если электрический ток создает магнитное поле, то с помощью магнитного поля, вероятно, можно получить электрический ток. И только в 1831 г. он поставил опыт, который доказал это: с помощью магнита в замкнутой цепи был получен электрический ток.
К чувствительному гальванометру подключают катушку с большим количеством витков из медного изолированного провода. Перемещая вдоль катушки постоянный магнит, видят, что стрелка гальванометра отклоняется. Это говорит о том, что в катушке есть электрический ток. Но как только магнит останавливается, этот ток исчезает. Ток, который возникает в катушке, когда относительно нее движется постоянный магнит, назвали индукционным. Можно двигать не магнит, а катушку относительно магнита; и здесь мы получим индукционный ток. В этом и состоит явление электромагнитной индукции, открытие которого имело величайшие последствия. Оно послужило научной основой для создания электротехники. Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия генератора, трансформатора, микрофона и громкоговорителя.
