Основы молекулярно-кинетической теории

Задачи

1. Найти изменение потенциальной энергию тела массой 3 кг., падающего свободно с высоты 5 м, на расстояние 2 м от поверхности земли.

Дано:

m = 3 кг

h₁ = 5 м

h₂ = 2 м

Найти: Е_п

Решение: Потенциальная энергия определяется по формуле: Е_п = mgh

Изменение потенциальной энергии: ΔЕ_п = mgh₂ – mgh₁ = mg(h₁ – h₂) = 3·9,8·(5-2) = 90 кДж.

2. Камень брошен вертикально вверх со скоростью 10 м/с. Определите кинетическую энергию камня, имеющего массу 3 кг.

Решение: Кинетическая энергия определяется по формуле: Е_к = mv²/2 = 3· 10² /2 = 150 Дж.

3. Для растяжения пружины на 4 мм необходимо совершить работу 0,02 Дж. Какую работу надо совершить, чтобы растянуть пружину на 4 см?

Решение: Работа, необходимая для растяжения пружины на расстояние х, равна:

А = k(Δx)² /2, где k – жесткость пружины. Эта формула позволяет найти жесткость при заданных работе и растяжении: k = 2А/ (Δx)² = 2·0,02/(0,004)² = 2500 Н/м

Теперь найдем работу: А = 2500·(0,04)²/2 = 2 Дж.

4. С балкона на высоте 15 м падает горшок с цветами массой 1 кг и попадает на крышу подъезда на высоте 5 м. Найти кинетическую и потенциальную энергию в начале и конце полета. Определите работу силы тяжести. Какова скорость горшка в момент касания крыши подъезда.

Решение:

Определим значение потенциальной энергии: Е_р1 = mgh₁ = 1·9,8·15 = 150 Дж

Е_р2 = mgh₂ = 1·9,8·5 = 50 Дж

Согласно закону сохранения энергии: Е_р1 + Е_{к 1} = Е_р2 + Е_{к 2}

Значение начальной кинетической энергии равно нулю, поэтому можно

Записать: Е_р1 = Е_р2 + Е_{к 2} отсюда о Е_{к 2} = Е_р1 - Е_р2 = 150 – 50 = 100 Дж.

Значение конечной скорости можно определить из формулы:. Е_{к 2}= mv² ₂/2

v² = 2· Е_{к 2}/m v = (2·100/1)^1\2 = 14 м/с.

Работа силы тяжести определяется по формуле: А= – (Ер₂ – Ер₁) = - (50 – 150) = 100 Дж

Сводная таблица по теме: «Законы сохранения в механике»

Физическая величина или закон	Формула	Единица измерения
Импульс	Р = mv	кг·м/с
Импульс системы	Рсист. = mv1 + … mvn	кг·м/с
Изменение импульса	Δр = F·Δt	Н·с
Работа силы	А = F·Δr	Н·м
Кинетическая энергия	Ек = mv^2/2	Дж
Теорема о кинетической энергии	А = Ек2 - Ек2	Дж
Потенциальная энергия	Ер = mgh	Дж
Работа силы тяжести	А= – (Ер2 – Ер1)	Дж
Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия		Дж
Потенциальная энергия упруго деформированного тела		Дж
Закон сохранения энергии	Еk1 + Ер1 = Ek2 + Ep2	Дж

Молекулярная физика - наука, занимающаяся изучением макроскопических свойств физических систем.

Молекулярная физика является статистической теорией, т. е. теорией, которая рассматривает поведение систем, состоящих из огромного числа частиц (атомов, молекул), на основе вероятностных моделей. Она стремится на основе статистического подхода установить связь между экспериментально измеренными макроскопическими величинами (давление, объем, температура и т.д.) и микроскопическими характеристиками частиц, входящих в состав системы (масса, импульс, энергия и т.д.).

Дата добавления: 2014-11-08