1611143569-ed123092d132ff77d44213ca2a0f5b5a (825029), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Возрастают и средняя горизонтальнаясоставляющая силы, преодолевающая силу трения покоя и ее максимальное значение. Это и приводит к смещению подставки в направлении от руки к препятствию.6. 6. В отсутствие качаний сила натяжения нитиT = mg ≤ mбрg (k cos α − sin α) .При качаниях, когда маятник проходит вблизи положения равновесия,2hmv 2T = mg +≈ mg 1 +,``т. е.
сила натяжения увеличивается и, нарушая равновесие, рывкамисдергивает брусок вниз.318ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрацииNN2N21N1FmpAAFmpBBmgCmgCРис. O.6.76. 7. Когда брусок кладут на пару роликов, сила трения, действующая на него со стороны заклиненного ролика B, направлена влево(рис. O.6.7) и стремится повернуть брусок по часовой стрелке. В результате сила давления на правый (нижний) ролик будет больше, чемна левый (верхний). Поэтому в первом случае максимально возможное значение силы трения покоя Fтр = kN2 (рис.
О.6.7, а) будетменьше, чем во втором (рис. O.6.7, б).Если брусок начал соскальзывать, то благодаря тому, что центр тяжести смещается вправо, сила давления на левый ролик будет уменьшаться, а на правый – увеличиваться. Поэтому в первом случае брусок, начав съезжать, не сможет остановиться, а во втором – остановится.6. 8. Во втором случае гильзе и стержню передаются равные импульсы, но стержень закреплен, его скорость остается равной нулю.Поэтому почти вся энергия идет на разгон гильзы.
В первом же случае заметная доля энергии передается стержню и высота полета гильзы должна быть заметно ниже. Несложно сделать оценки (m – массагильзы, M – масса стержня ):sr22pp2W1mM2W1MW1 = 1 + 1 , p1 =, v1 =;2m 2Mm+Mm (m + M )W2 =p222m,v2 =p2=mr2W2.mОТВЕТЫ. Задачи-демонстрации2319Высота взлета h = v 2g. Поэтомуh1 v12M= 2=.h2 v 2 m + MЕсли массы гильзы и стержня сравнимы m ≈ M , то высота h2 неменьше чем вдвое превышает h1.
Если же различие масс велико(m M ), то h2/h1 ≈ m/M 1, т. е. и различие в высотах велико.6. 9. При закрывании одного из отверстий жидкость, вытекающаяиз него, тормозится. При этом создается избыточное давление, которое ускоряет жидкость, вытекающую через оставшееся отверстие.Поэтому высота фонтанчика сначала увеличивается.
После установления стационарного режима высота оставшегося фонтанчика оказалась бы на прежнем уровне (при пренебрежении изменением уровня всосуде), если бы не сказывалось трение. На деле эта высота несколькобольше первоначальной, так как потери на трение в шланге уменьшаются из-за уменьшения скорости текущей в нем жидкости.6. 10. Воздух при движении поршня сравнительно легко меняетсвой объем и плотность, а вода – нет.6. 11.
Игрушка «водолаз» должна быть эластичной (например, резиновой), чтобы, сдавливая ее, можно было заставить ее тонуть (приуменьшении объема выталкивающая сила, направленная вверх, уменьшается и перестает компенсировать неизменную силу тяжести, действующую на игрушку).Существует критическая глубина, начиная с которой под влиянием только гидростатического и атмосферного давления игрушка сжатауже настолько, что выталкивающая сила меньше силы тяжести, действующей на нее. Если к моменту устранения дополнительного давления, вызванного поддувом воздуха, игрушка достигла критическойглубины, то она начнет тонуть. Ее объем будет продолжать умень-320ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрациишаться, и, следовательно, условия всплытия будут нарушаться все сильнее.
«Водолаз» уже не всплывет. Если же «водолаз» не успел дойтидо критической глубины, то он начнет стремительнее всплывать, увеличивая при этом свой объем.6. 12. При нагреве воздуха его плотность уменьшается (ρ = pµ/RT )и начинается конвекция: менее плотный нагретый воздух, обедненныйкислородом, всплывает. На его место поступает более холодный воздух, обеспечивая тем самым приток к пламени необходимого для горения кислорода. При этом эти встречные потоки тормозят друг друга ичастично перемешиваются.
При нехватке кислорода пламя коптит (содержит большое количество несгоревшего, неокислившегося углерода–сажи).В трубке создается заметный поток воздуха, обусловленный разностью давлений на ее концах. При этом взаимодействие со встречнымпотоком отсутствует, поэтому скорость потока холодного воздуха велика (воздух в восходящую струю попадает лишь снизу, где давлениемаксимально) и продукты сгорания быстро удаляются из области горения.
Когда же трубка закрыта, нагретый воздух уже не может выйтивверх, начинает выходить снизу и ощутимо ограничивает доступ свежему воздуху. Пламя может погаснуть.6. 13. В бутылке без трубочки вода при вытекании образует разреженную область вверху, которая препятствует вытеканию. Оно продолжится только после того, как через воду «пробулькнет» пузырьвоздуха, выравнивающий давление с атмосферным.
В результате водавытекает медленнее, чем во втором случае, где трубочка обеспечиваетпостоянное нормальное давление над водой, несмотря на то что трубочка несколько уменьшает площадь, через которую вытекает вода,проходя через горлышко бутылки.6. 14. В начальный момент манометр показывает резкое падениедавления. Оно обусловлено в основном увеличением объема воздухаОТВЕТЫ.
Задачи-демонстрации321под поршнем. Затем давление увеличивается, превышая первоначальное значение. Это связано с тем, что ацетон интенсивно испаряется,при этом давление его пара, а значит и суммарное давление пара ивоздуха, увеличивается. Росту давления способствует и рост температуры смеси до температуры окружающей среды.6. 15. При взбалтывании за счет существенного увеличения поверхности соприкосновения горячей воды с воздухом происходит быстрый разогрев воздуха, увеличивающий давление в сосуде. Кроме того, резко возрастает испарение.
К давлению воздуха добавляется заметное давление водяных паров. Шарик раздувается. Потом воздухостывает, пар конденсируется, давление спадает. Далее все повторяется, но при меньшей температуре, поэтому явление выражено слабее.6. 16. В отличие от сухого сосуда, в мокром вначале внешнее давление компенсируется как давлением воздуха, так и давлением паровводы. Пары при охлаждении конденсируются.
Это и приводит к тому,что уровень воды в мокром сосуде в итоге оказывается выше, чем всухом.6. 17. При внесении в колбу холодного стержня на нем происходитконденсация пара. Масса и температура пара уменьшается, что приводит к уменьшению давления в закрытой колбе. При этом температуракипения воды также понижается, В результате уже слегка остывшаявода снова начинает кипеть.6. 18.
Вначале быстро разогреваются тонкие стенки металлического сосуда и объем его увеличивается, поэтому уровень жидкости понижается. Затем прогревается сама жидкость, ее объем растет и уровеньв трубке повышается.6. 19. После надевания каркаса разность потенциалов между сеткой и вертушкой становится равной нулю. Заряды перестают стекатьс вертушки. Момент сил, ранее заставлявший вертушку вращаться,обращается в нуль.322ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрации6. 20. Под действием поля внутри конденсатора на шарике индуцируются заряды. Они распределяются по поверхности шарика так,чтобы заряды, одноименные с зарядом одной пластины конденсаторов, расположились дальше от нее, а разноименные – ближе к ней.Это приводит к возникновению силы, притягивающей шарик к ближайшей из пластин. При соприкосновении шарика с пластиной на негопереходит заряд, одноименный с зарядом пластины, возникает отталкивание от этой пластины и притяжение к другой.
Далее все повторяется. Шарик переносит на себе заряды с одной обкладки конденсаторана другую.6. 21. Под действием поля, заряженного шара 1 на изолированномшаре 2 перераспределяются заряды (рис. О.6.21).На заземленном шаре 3 индуцируется заряд,123знак которого противоположен знаку заряда на--- ++++-+- ++шаре 1. Когда шар 2 находится далеко от шара 1,сила притяжения, действующая со стороны шараРис. O.6.213, больше, чем со стороны шара 1.На некотором расстоянии (его всегда можно подобрать) сила притяжения, действующая со стороны шара 1, становится больше и шар 2отклонится теперь уже к нему.6.
22. Взаимодействие радиального тока и перпендикулярного плоскости колеса магнитного поля создает момент силы Ампера, направленной так, что колесо будет вращаться. При смене полюса направления силы, момента силы и вращения сменяются на противоположные.6. 23. В сплошном кольце индуцируется кольцевой вихревой токтакого направления, что его взаимодействие с магнитным полем катушки приводит к отталкиванию кольца (вдоль стержня) от катушки.Когда кольцо разрезано, такой кольцевой ток возникнуть не может ивыталкивания кольца не наблюдается.6. 24.
В пространстве между катушками с переменным током воз-ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрации323никает переменный магнитный поток. В металлическом листе наводятся вихревые токи так, чтобы создаваемое ими магнитное поле компенсировало изменение потока через металлический лист. Катушки отталкиваются от медного листа, а следовательно, и друг от друга. Железный лист – ферромагнетик. При его намагничивании появляетсяпритяжение между листами и катушками, которое оказывается сильнее отталкивания, возникающего за счет вихревых токов.6. 25.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
