Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 35
Текст из файла (страница 35)
С помощью высокочастотных электрических колебаний лечат больных, производят закалку стали, сушат древесину, стерилизуют консервы, ищут мины и т. д. Электронный осциллограф является теперь ходовым прибором и в оптической лаборатории, и на столе у биолога. Этот раздел кни~и был посвящен колебаниям и волнам — учению о колебаниях в широком смысле слова.
Это учение рассматрввает не только электрические колебания, а колебания самой различной природы, открывая и изучая общие для них всех законы. Но после сказанного вьппе о роли электрических колебаний не приходится удивляться тому, что наиболее обширный и разнообразный материал, наиболее сложные и интересные задачи давала учению о колебаниях именно радиотехника. Интенсивное развитие учения о колебаниях в период 1915 — 1945 гг.
было в первую очередь связано с удовлетворением запросов радиотехники, В дальнейшем вопросы, связанные с колебаниями (и, в частности, с автоколебаниями), приобрели большое значение в другой быстро развивающейся области техники— автоматике (автоматическое регулирование машин и двигателей, автоматическое управление самолетами, кораблями, ракетами, космическимь кораблями и т. п.). В связи с этим большую роль для учения о колебаниях начала играть и автоматика. ар !. Каково должно быть ускорение свободного падения, чтобы длина маятника с периодом 2 с равнялась ! и? Достигает лн ускорение свободного падения где-либо на земном шаре таного значения? 2.
Какова должна быть длина маятника с периодом 1 мин на шпроте Москвы (у=9,8!б м?се)? 3. Два одинаковых маятнина помещены один на полюсе, другой на экваторе, Сколько колебаний совершит маятник на полюсе в течение ?000 колебаний маятника на экваторе? 4. Период маятника, с которым демонстрировался опыт Фуко в здании Исаакиевского собора в Ленинграде, равен 20 с.
На широте Ленинграда д=9,82 м?с'. Найдите длину мантннка. б. Стальной шарик отпускают на высоте й над горизонтальной стальной плитой. Если пренебречь сопротивлением воздуха и по- 176 терями энергии при ударах о плиту, то шарик будет периодически подскакивать на высоту й и снова падать на плиту. Какую длину 1 должен иметь математический маятник, чтобы его период был таким же, как период движения шарика? 6. Два шарика скатываются без начальной ска()ости с высоты Л по желобам.
Один желоб изогнут в вертикальнаи плоскости по дуге окружности радиуса )?, а другой — прямой — идет по хорде этой дуги. Предполагая, что Ь мало по сравнению с (?, и пренебрегая трением, найдите, за какие промежутки времени шарики достигнут наииизшсй точки (где изогнутый желоб горизонталеи). Зависят ли промежутки времени от высоты Ь? Каковы скорости шариков и напнизшей точке? 7.
Маятник сделан из сосуда с водой, подвешенного на длинной нити. Вода постепенно выливается через отверстие в дне сосуда. Как будет изменяться период маятника (массой сосуда пренебрегаем)? 8. Гиря растягивает пружину на 2 мм. С какам периодом будет кочебаться такой пружинный маятник? 9. !1очему нельзя раскачать маятник, толкая его в одну и ту же сторону два раза за период? 1О. При больших амплитудах маятник не обладает изохроннзмом — его периодбуде«зависеть от амплитуды.
Уменьшается илн увеличивается период с увеличением амплитуды? 11. Приведите пример автоколебаний в нашем организл«е 12. На отклоняющие пластины электронного осциллографа поданы гармошшеские напряжевня одинаковой частоты н амплитуды. Как будет двигаться светлое пятнышко на экране осциллографа. если: а) оба напряжения в одинаковой фазе; б) в противофазе; в) напряжение на горизонтальных пластинах отстает по фазе от напряжения на вертикальных на 90'? 13.
Сколько времеви звук идет от Москвы до Ленинграда (расстояние около 650 км) и свет — от Луны до Земли (расстоянне около 385 000 км)? 14. Сколько раз за 1 с рэдионолны могут обежать Землю по экватору? 15. Для измерения огромных астрономических расстояний пользуются сзетоаьм««годом и парсеком. Световой год — это расстояние, проходимое световой волной в течение одного года (366 суток).
Парсек (сокращение от слов параллакс-секунда) — расстояние, с которого радиус земной орбиты (150 млп. км) виден под углом П. Выразите световой год и парсек в километрах. 18. Почему при близкой молнии слышен резкий оглушительньш' удар, а при далекой молнии — раскатистый гром? 17. Принимая, что наиболее низкая воспринимаемая ухом частота равна !6 Гп, определите, какой длине волны в воде она соответствует. 18. Сирена с 12 отнерстнями а диске делает 700 оборотов в минуту. Определите период звуковых колебаний, их поповну«о шстоту и соответствуюогую ей длину волны в воздухе. 19. Звуковая дорожка на пластинке для проигрывателя (электрофона) начинается на расстоянии 14 см от оси вращения, а кончается на расстоянии 5,6 см.
Пластинка вращается с частотой 32 оборота в минуту. Какова длина 1 периода извилин дорожки для тона с частотой 440 Гц и начале и в конце дорожки? 20. Почему игрушечный «телефопм состоящий из двух мембран, соединенных натянутой ниткой или проволокой (рис. 150), по- вползет переговариваться тихим голосом и даже шепотом на расстоянии нескольких десятков метров? 21.
Как будет меняться вид интерференционной картины от двух когерентных источников, колеблющихся в одинаковой фазе, в зависимости от расстояния между ними? Проделайте опыт в зодяной ванне, меняя расстояние между колеблющимися остриямн. 22. Как должен изменяться тон духовых инструментов при позышсаии температуры? Одинаково ли зто изменение для металлических и деревянных труб? Рнс. 150.
К упражнению 20 23. Какой длины резонансный ящик нужен для камертона, имеющего частоту 300 Гц? 24. Если дуть мимо отверстия дверного ключа, получаешься свист. Как определить частоту основного тона? 25. Имеются две трубы одинаковой длины — одна открытая с обоих концов, другая с одного конца закрытая. Найдите отаошение час~от четвертых обертонов. 28.
Почему перестаю~ колебаться обе ножки камертона, если коснуться одной из них? 27. Как изменится частота камертона, если к концам его ножек прилепить по кусочку носка? 28. Стальная струна длиной 50 см и толщиной О,1 мм натянута грузом, масса которого раона 9,68 кг. Найти основную частоту и соответствующую длину волны в воздухе.
Плотность стали равна 7,8 1оз кг?мз 20. Стальная и платиновая струны одинакового сечения натянуты одинаковыми грузами а звучат в унисон. В каком отношении находятся их длины? 30. Почему басовые струны рояля делаются в виде центральной гталыюй жилы, иа которую плотно извита проволочная спираль? 31. Прн каком условии мол или дамба могут защитить от волнения, происходящего в открытом море? 32. ?баятник сделан из збонитоного нли стеклянного шарика, подвешенного на шелковой нити. Шарик заряжен отрицательно. Как изменится период, если второй положительно заряженный 177 шарик подяести снизу (рис. 151, а) нли поместить в точке подвеса (рис. !51, б)? ЗЗ.
Колебательпый ионтур радиоприемника состоит нз катушки индуктивности Е=б 1О-з Гв и конденсатора емкости С. При каком значении С контур будет настроен на прием радиоволн длиной Л=94 м? б) ! Рнс. 151. К упражнению 32 34. Какова длина полуволнового внбратора, основная частота которого равна собственной частоте контура емкости !О-ы Ф и индуктивности !О-' Гн? 35. Индуктивность в колебательном контуре приемника равна 2 !О-з Гн. В каких пределах должна изменяться емкость, чтобы можно было настраиваться на волны от 35 до 45 м? РАЗДЕЛ ВТОРОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИНА Г и а в а Ч(!.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕТОВЫХ ЯВЛЕНИЙ й 65. Разнообразные действия света. Чувствительность нашего зрительного аппарата к свету чрезвычайно велика. По современным измерениям для получения светового ощущения достаточно, чтобы на глаз прн благоприятных обстоятельствах попадало около 1О "Дж световой энергии в секунду, т. е. мощность, достаточная для ощутимого светового раздражения, равна !О " Вт, Глаз принадлежит к числу самых чувствительных аппаратов, способных регистрировать присутствие света.
Действие света на глаз сводится к некоторому химическому процессу, возникающему в чувствительной оболочке глаза и вызывающему раздражение зрительного нерва и соответствующих центров головного мозга. Химическое действие света, сходное с действиями на чувствительные элементы глаза, можно наблодать при выцветании на свету различных красок («выгорание тканейх). Химические превращения наблюдаются при поглощении света сравнительно немногочисленными с в е т о ч у в с т в и т е л ь и ы м н материалами.
Но в большей или меньшей степени свет поглощается любым телом, что можно обнаружить по нагреванию тела. Нагревание тел при поглощении света есть самый общий н наиболее легко осуществляемый процесс, который может быть использован для обнаружения и измерения световой энергии. Нагревание солнечным светом — простейший пример такого процесса, В тех южных областях, где много солнечных дней (например, Средняя Азия), тепло, полученное при поглощении солнечной энергии,можетбыть использовано для приведения в действие промышленных установок. Энергия, доставляемая солнечным светом в южных широтах в ясный день, составляет более тысячи джоулей в секунду на каждьш квадратный метр поверхности, так что плоский железный бак, поставленный на крыше дома, может снабжать его обитателей в течение лета горячей водой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
