ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Физика и биофизика методические указания


1. Связь индукции В магнитного поля с напряженностью H:

B = mm0H

где m— магнитная проницаемость среды;

m0 — магнитная постоянная, m0 = 4π·10-7 Гн/м.

2. Напряженность магнитного поля в центре кругового тока

,

где I— сила тока в проводнике;

R — радиус кругового витка.

3. Напряженность магнитного поля, созданного бесконечно длинным прямым проводником с током I на расстоянии а от него:

.

4. Сила Лоренца:

F=qυB sin α

где qзаряд частицы;

υ — ее скорость;

В — индукция магнитного поля.

5. Магнитный поток Ф для однородного магнитного поля и плоского контура площадью S:

Ф = BnS=BS cos α.

6. Работа A по перемещению проводника и контура с током I в магнитном

поле:

А = IDФ,

где DФ — изменение магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром.

7. Основной закон электромагнитной индукции:

,

где N — число витков катушки.

8. Электродвижущая сила самоиндукции:

.

где L — коэффициент самоиндукции;

dI/dt — скорость изменения тока в контуре.

9. Энергия магнитного поля тока

.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1

Пример 1

Тело вращается вокруг неподвижной оси по закону:

φ = A+Bt+Ct2,

где А = 5 рад; B=10 рад/с; С = -1 рад/с2.

Найти полное ускорение точки, находящейся на расстоянии rг = 0,1 м от оси вращения, для момента времени t = 2 с.

Дано:

φ = A+Bt+Ct2 (рад);

r = 0,1 м;

t = 2с;

A = 5 рад; B=10 рад/с: С = -1 рад/с2.

a=?

Решение

Полное ускорение точки может быть найдено как геометрическая сумма тангенциального ускорения аτ, направленного по касательной к траектории, и нормального ускорения ап, направленного к центру кривизны траектории (рис. 1).Запишем: . Так как векторы аτ и ап взаимно перпендикулярны, то абсолютное значение ускорения:

. (1)

Тангенциальное и нормальное ускорение точек вращающегося тела выражаются формулами:

аτ = εr, ,

где ε — угловое ускорение тела,

ω — его угловая скорость.

Подставляя выражения для аτ и аn в формулу (1), находим:

. (2)

Угловую скорость ω найдем, взяв первую производную от угла поворота по времени:

.

Рис. 1 Рис. 2

Угловое ускорение найдем, взяв первую производную от угловой скорости по времени:

.

Подставляя ω и ε в (2), получим:

(3)

Подставляя в (3) численные значения величин и произведя вычисления, найдем:

м/с2

Ответ: а = 3,6 м/с2

Пример 2

Тело падало с некоторой высоты и последние h = 176,4 м прошло за время t = 2 с. Сколько времени и с какой высоты падало тело?

Дано:

h = 176,4 м;

t = 2c.

t1 = ?

H = ?

Решение

Движение тела равноускоренное с а = g = 9,8 м/с2. Поскольку тело брошено из точки А без начальной скорости (рис. 2), то путь Н, пройденный телом, будет равен:

, (1)

где t1 — время падения тела.

Путь (Hh) тело прошло за (t1—t) с, следовательно:

. (2)

Подставим (1) в (2):

(3)

Из (3) найдем:

(4)

Подставляя в (1) и (4) численные значения величин, найдем t1 и:

Ответ: t1, = 10 с; Н = 490 м.

Пример 3

Шар массой т11 кг, движущийся горизонтально с некоторой скоростью х1 столкнулся с неподвижным шаром массой т2 = 4 кг. Шары абсолютно упругие, удар прямой центральный. Какую долю ε своей кинетической энергии пер­вый шар передал второму?

Дано:

v = 0;

т1 = 1 кг;

т2 = 4 кг.

ε =?

Решение

Доля ε энергии, переданной первым шаром второму, выразится соотношением

(1)

где, W1,v1- кинетическая энергия и скорость первого шара до удара;

W2, v2 — кинетическая энергия и скорость второго шара после удара.

Как видно из (1), для определения ε надо найти u2 . Поскольку удар абсолютно упругий, то выполняются одновременно закон сохранения импульса и закон сохранения энергии. Эти законы с учетом того, что второй шар покоился до удара, имеют вид

(2)

(3)

Решим эти уравнения совместно. Найдем из (2) u1.:

,

и подставим в (3):

(4)

Приведем (4) к общему знаменателю:

(5)

Откуда

(6)

Подставим (6) в (1), получим:

(7)

Подставляя в (7) численные значения и произведя вычисления, получим:

Ответ: ε = 64 %

Пример 4

Маховик в виде сплошного диска радиусом R = 0,5 м и массой 10 кг раскручен до частоты вращения v1 = 240 мин-1 и предоставлен самому себе. Под действием сил трения маховик остановился через 40 с. Найти момент М сил трения.

Дано:

R = 0,5 м;

т = 10 кг;

v1 = 240 мин-1 = 4 с-1; v2 = 0;

t=40 с.

Решение

Для решения задачи воспользуемся основным уравнением вращательного движения:

M = J .ε

где М — момент внешних сил (в нашем случае момент сил трения);

J — момент инерции маховика (в виде сплошного диска), который равен 1/2(mR2);

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод