Untersuchung der Eigenschaften eines physikalischen Pendels. Physik. Prüfungsvorbereitung Teil A Der Student beschäftigt sich mit den Eigenschaften der ihm zur Verfügung stehenden Pendel
Experimentelle Studie 1. B 23 Nr. 2402. Ein Schüler untersuchte im Schülerlabor die Schwingungen eines mathematischen Pendels. Aus den Messergebnissen welcher Größen kann er die Schwingungsdauer des Pendels berechnen? 1) die Masse des Pendels m und die Kenntnis des Tabellenwertes der freien Fallbeschleunigung g 2) die Länge des Fadens ma no l und die Kenntnis des Tabellenwertes der freien Fallbeschleunigung g 3) Amplitudenschwingungen von des Pendels A und seiner Masse m 4) der Amplitude der Schwingungen des Pendels A und der Kenntnis des Tabellenwertes der Fallbeschleunigung g 2. B 23 Nr. 2404. Im Versuch untersuchte der Student die Abhängigkeit des Moduls von die elastische Kraft der Feder auf die Länge der Feder, die durch die Formel ausgedrückt wird, wobei die Länge der Feder im unverformten Zustand ist. Der Graph der resultierenden Abhängigkeit ist in Abb. Unke dargestellt. Welche der Aussagen entspricht der Antwort mit Ihrem Ergebnis des Ult der Erfahrung? A. Die Länge der Feder im unverformten Flügel beträgt also 3 cm B. Die Steifigkeit der Feder ist gleich. 1) A 2) B 3) A und B 4) Weder A noch B 3. B 23 Nr. 2407. Mit diesen Federn ist es notwendig, Schwingungen eines Federpendels von hart aus experimentell nachzuweisen. Periodenabhängigkeit Welches Pendelpaar kann für diesen Zweck verwendet werden? In der Figur sind Federn und Gewichte im Zustand gleichen Gewichts gezeigt. 1) A, C oder D 2) nur B 3) nur C 4) nur D 4. B 23 Nr. 2408. Es ist notwendig, die Abhängigkeit der Periode kleiner Schwingungen eines mathematischen Pendels von der Substanz experimentell herauszufinden aus welcher Ladung besteht. Welche Bakenpaare (siehe Abb.) können für diesen Zweck genommen werden? Pendelgewichte - Hohlkugeln aus Kupfer und Aluminium gleicher Masse und gleichen Außendurchmessers. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 5. B 23 Anzahl Meter. Das Ergebnis dieser Arbeiten ist im Bild unten dargestellt. Welcher der Schüler unter dem Einheitsvoltmeter hat Recht? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 6. B 23 Nr. 2411. Ein weißer Lichtstrahl, der durch ein Prisma fällt, zerfällt in ein Spektrum. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Breite des Spektrums, das auf dem Schirm hinter dem Prisma erhalten wird, vom Einfallswinkel des Strahls auf die Fläche des Prismas abhängt. Es ist notwendig, diese Hypothese experimentell zu überprüfen. Welche zwei Experimente müssen für eine solche Untersuchung durchgeführt werden? 1) A und 2) B und 3) B und 4) C und B C D D 7. B 23 Nr. 2414. das gleiche Material. Welches Leiterpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit des Widerstandes des Leiters von seiner Länge experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 8. B 23 Nr. 2415. Leiter bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Welches Leiterpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit des Widerstandes des Leiters von seinem spezifischen Widerstand experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 9. B 23 Nr. 2416 drei Welches Kondensatorpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit der Kapazität des Generators von der Fläche seiner Platten experimentell zu ermitteln? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 10. B 23 Nr. 2417 drei Welches Kondensatorpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit der Kapazität des Generators vom Abstand seiner Platten experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 11. B 23 Nr. 2418 mi. Welches Kondensatorenpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit der Kapazität des Kondensators vom elektrischen Leiter experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 12. B 23 Nr. 2419. Bei der Messung der Stromstärke in der Drahtspirale R haben vier Schüler das Amperemeter unterschiedlich angeschlossen. Das Ergebnis des Ultats ist im Bild unten dargestellt. Geben Sie den korrekten Anschluss für das Amperemeter an. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 13. B 23 Nr. 2421. Um experimentell zu verifizieren, dass die Steifigkeit eines elastischen Stabes von seiner Länge abhängt, wurde ein Paar Stahlstäbe 1) A und 2) B und 3) C und 4) B und B C D D 14. B 23 Nr. 2429. Zwei Gefäße sind mit unterschiedlichen Flüssigkeiten gefüllt. Welches Gefäßpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit und Druckbrücke einer Flüssigkeitssäule von ihrer Dichte experimentell zu entdecken? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 15. B 23 Nr. 2430. Zwei Gefäße werden mit derselben Flüssigkeit gefüllt. Welches Gefäßpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit des Drucks einer Flüssigkeitssäule von der Säulenhöhe experimentell zu entdecken? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 16. B 23 Nr. 3119. Leiter aus gleichem Material a la. Welches Leiterpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit des Widerstandes des Drahtes von seinem Durchmesser experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 17. B 23 Nr. 3122. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Größe des durch eine Zerstreuungslinse erzeugten virtuellen Bildes eines Objekts von der optischen Brechkraft der Linse abhängt. Es ist notwendig, diese Hypothese experimentell zu überprüfen. Welche zwei Experimente können für eine solche Studie durchgeführt werden 1) A und 2) A und 3) B und 4) C und B C C D 18. B 23 Nr. 3124. Ein Schüler untersuchte Schwingungen in einem Schullabor Federpendel. Welche zwei Maße muss er kennen, um die Steifigkeit der Feder und des Pendels zu bestimmen? 1) die Amplitude der Schwingung der Wellenform A und ihre Schwingungsperiode T 2) die Amplitude der Schwingung des schwebenden Pendels A und die Masse m der Last 3) die Beschleunigung des freien Falls g und die Amplitude des Wellenpendels A 4) Schwingungsdauer des Pendels T und Masse m der Last 19. B 23 Nr. 3127. Dichten. Welches Kugelpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit der archimedischen Kraft von der Dichte der Flüssigkeit experimentell zu entdecken? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 20. B 23 Nr. 3128. Zwei Bälle aus unterschiedlichen Materialien. Welches Kugelpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit und Brücke der Masse von der Dichte experimentell nachzuweisen? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 21. B 23 Nr. 3214. Um die Molmasse eines Gases im Gleichgewicht zu bestimmen, ist es notwendig, genaue Maße zu kennen: 1) Gastemperatur, -masse und -druck 2) Gasdichte , seine Temperatur und seinen Druck 3) Gasdichte, seine Masse und Temperatur 4) Gasdruck , sein Volumen und seine Temperatur 22. B 23 Nr. 3215. Das Federpendel führt freie harmonische Schwingungen aus. Welcher Wert lässt sich ermitteln, wenn die Masse der Last m und die Schwingungsdauer T des Pendels bekannt sind? 1) Die Länge ohne Dehnung dieser Feder 2) Maximale und kleine potentielle Energie 3) Steifheit der Feder 4) Die Amplitude der Schwingung der Federn und des Pendels 23. B 23 Nr. 3246. Während der Laborarbeit war es notwendig um die Spannung über dem Widerstand tiv leni zu messen. Dies kann mit der Schaltung 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 24. B 23 Nr. 3247 erfolgen. Während der Laborarbeiten musste der Strom durch den Widerstand gemessen werden. Dies kann mit der Schaltung 1 erfolgen ) 1 2) 2 3) 3 4) 4 25. B 23 Nr. 3248. Während der Laborarbeiten war es notwendig, die Spannung am Widerstand zu messen. Dies kann nach dem Schema 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 erfolgen 26. B 23 Nr. 3249. Eine Flüssigkeit wird in ein zylindrisches Gefäß gegossen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass der Druck der Flüssigkeit am Boden des Gefäßes von der Fläche des Gefäßbodens abhängt. Um diese Hypothese zu testen, müssen Sie die folgenden zwei Experimente aus den unten angegebenen auswählen. 1) A und 2) B und 3) A und 4) B und C C D D lesen 1) Gasdruck p und sein Volumen V 2) Gasmasse m und seine Temperatur T 3) Gastemperatur T und sein Volumen V 4 ) Gasdruck p und Gastemperatur T 28. B 23 Nr. 3320. Das mathematische Pendel führt freie harmonische Schwingungen aus. Welcher Wert lässt sich bestimmen, wenn die Länge l und die Schwingungsdauer T des Lichts bekannt sind? 1) Amplitude A der Schwingung des Leuchtfeuers 2) Beschleunigung des freien Falls g 3) Max. kleine kinetische Energie 4) Masse m des schwingenden Gewichts 29. B 23 Nr. 3347. Die Gewichte der Pendel sind Kupferkugeln. Welches Pendelpaar (siehe Abbildung) sollte gewählt werden, um experimentell herauszufinden, ob die Periode kleiner Schwingungen von der Länge des Fadens abhängt? 1) A und 2) A und 3) A und 4) B und B C D C 30. B 23 Nr. 3391. Eine Drahtspule mit Strom erzeugt ein Magnetfeld. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass der magnetische Fluss durch den Querschnitt der Spule von der Anzahl der Windungen und dem Durchmesser abhängt. Es ist notwendig, diese Hypothese experimentell zu überprüfen. Welche zwei Spulensätze sollten für eine solche Untersuchung verwendet werden? 1) A und 2) B und 3) B und 4) C und B C D D 31. B 23 Nr. 3392. Angenommen, Sie kennen die Formel zur Berechnung der Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels nicht. Ob dieser Wert von der Masse der Ladung abhängt, muss experimentell überprüft werden. Welche Beacons sollten für diese Überprüfung verwendet werden? 1) A und 2) A und 3) B und 4) B und B D C D 32. B 23 Nr. 3395. Der Student studiert das Gesetz von Archimedes, indem er in Experimenten das Volumen eines in eine Flüssigkeit eingetauchten Körpers und die Dichte des Körpers ändert flüssig. Welches Experimentpaar sollte er wählen, um die Abhängigkeit der archimedischen Kraft vom Volumen des untergetauchten Körpers zu entdecken? (Die Zahlen geben die Dichte der Flüssigkeit an.) 33. B 23 Nr. 3462. Für einen Kettenabschnitt gibt es eine Abweichung vom Ohmschen Gesetz. Dies liegt daran, dass 1) sich mit i die Anzahl der Elektronen ändert, die sich mit i in einer Spirale bewegen 2) auf Blau ein Fotoeffekt entsteht 3) sich der Widerstand der Spule bei Erwärmung ändert 4) ein Magnetfeld entsteht 34. B 23 Nr. 3467. Die in der Abbildung gezeigte Ausrüstung wurde verwendet, um den Wirkungsgrad der schiefen Ebene zu bestimmen. Mit einem Dynamometer hebt ein Schüler eine Stange mit zwei Gewichten gleichmäßig entlang einer schiefen Ebene. Der Student trug die Daten des Experiments in die Tabelle ein. Welchen Wirkungsgrad hat eine schiefe Ebene? Ihre Antwort wird in Prozent ausgedrückt. Angabe des Durchmessers beim Heben der Last, N 1,5 Länge der schiefen Ebene, m 1,0 Gewicht des Balkens mit zwei dahinter, kg 0,22 Höhe der schiefen Ebene, m 0,15 1) 10 % 2) 22 % 3) 45 % 4 ) 100 % 35. B 23 Nr. 3595. Ein Schüler führt Experimente mit zwei Linsen durch und richtet einen parallelen Lichtstrahl auf sie. Der Strahlenverlauf bei diesen Versuchen ist in den Figuren dargestellt. Nach den Ergebnissen dieser Versuche ist die Brennweite der Linse 1) größer als die Brennweite der Linse 2) kleiner als die Brennweite Der Abstand der Linse 3) ist gleich der Brennweite der Linse 4 ) kann nicht mit der Brennweite der Linse 36 korreliert werden. B 23 Nr. 3608. Der Schüler führt Experimente mit zwei Linsen durch und richtet einen parallelen Lichtstrahl auf sie. Der Strahlenverlauf bei diesen Versuchen ist in den Figuren dargestellt. Nach den Ergebnissen dieser Experimente ist die Brennweite der Linse 1) größer als die Brennweite der Linse 2) kleiner als die Brennweite Entfernung der Linse 3) ist gleich der Brennweite der Linse 4) kann nicht korreliert werden mit Brennweite des Objektivs 37. B 23 Nr. 3644. In der jüngeren Vergangenheit wurden für genaue elektrische Messungen Widerstandsspeicher verwendet, bei denen es sich um eine Holzkiste handelte, unter deren Deckel eine dicke Kupferplatte (1) mit Lücken ( 2) gelegt, in die Kupferstecker (3) eingesteckt werden können (siehe Bild). Wenn alle Stecker fest eingesteckt sind, fließt der elektrische Strom durch sie direkt entlang der Platte, deren Widerstand vernachlässigbar ist. Fehlt einer der Stecker, fließt der Strom durch die Drähte (4), die die Lücken schließen und einen genau bemessenen Widerstand haben Tiv le ni eat. Bestimmen Sie, wie hoch der am Widerstandsfeld eingestellte Widerstand ist, wie im folgenden Diagramm gezeigt, wenn,. 1) 8 Ohm 2) 9 Ohm 3) 0,125 Ohm 4) 0,1 Ohm Welche Mitwirkenden lassen sich aus diesen Daten ermitteln? 1) Avoga dro-Nummer 2) elektrische Energie 3) universelle Gasenergie 4) bei 39. B 23 Nr. 3646. In der jüngeren Vergangenheit wurden für genaue elektrische Messungen Widerstandsspeicher verwendet, bei denen es sich um eine Holzkiste handelt, unter der Deckel, auf den eine dicke Kupferplatte gelegt wurde ( 1 ) mit Aussparungen ( 2 ), in die Kupferstopfen ( 3 ) eingesetzt werden können (siehe Abbildung). Wenn alle Stecker fest eingesteckt sind, fließt der elektrische Strom durch sie direkt entlang der Platte, deren Widerstand vernachlässigbar ist. Fehlt einer der Stecker, fließt der Strom durch die Drähte (4), die die Lücken schließen und einen genau bemessenen Widerstand haben Tiv le ni eat. Bestimmen Sie, wie hoch der Widerstand ist, wie im nächsten Diagramm gezeigt, wenn er auf Store, Resistance, eingestellt ist. 1) 10 Ohm 2) 16 Ohm 3) 0,1 Ohm 4) 0,625 Ohm Welche Mitwirkenden lassen sich aus diesen Daten ermitteln? 1) Avogadro-Zahl 2) elektrische Leistung 3) universelle Gasleistung 4) gemäß Boltzmans Position bei 41. B 23 Nr. 3718. Um die Leistung eines konstanten elektrischen Emitters in einem Schnitt und dann erneut zu bestimmen, verwenden Sie ein ideales Amperemeter und Voltmeter. Was ist das Anschlussdiagramm dieser Geräte Verbindungsdrähte wird vernachlässigt und kann klein sein. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 ist richtig? Strom, Widerstand 42. B 23 Nr. 3719. Um die Gasgesetze zu untersuchen, stellte ein Laborant ein Gasthermometer her, bei dem es sich um einen Kolben mit Luft handelt, der hermetisch mit einem gekrümmten Rohr verbunden ist, in dessen offenem vertikalen Teil sich eine Säule befindet Wasser. Durch Erhitzen der Luft im Kolben beobachtete die Laborantin die Bewegung der Wassersäule im Rohr. Gleichzeitig blieb der atmosphärische Druck unverändert. Einige Phasen des Experiments sind in der Abbildung dargestellt. Welche der Aussagen entspricht/entsprechen den Ergebnissen dieses Experiments, das unter den angegebenen Bedingungen durchgeführt wurde? A) Beim Erhitzen eines Gases ist die Volumenänderung proportional zur Temperaturänderung ry. B) Wenn ein Gas erhitzt wird, steigt sein Druck von I. 1) nur A 2) nur B 3) sowohl A als auch B 4) weder A noch B . Bestimmen Sie anhand der Daten in der Abbildung und der psychrometrischen Tabelle, welche Temperatur (in Grad Celsius) das Trockenkugelmessgerät anzeigt, wenn die relative Luftfeuchtigkeit der Luft und im Raum 60 % beträgt. 1) 10,5ºС 2) 21ºС 3) 11ºС 4) 29ºС gemessen die Drehwinkel des Fadens, bei dem der Hang kurz war. Als Ergebnis dieses Experiments maß G. Cavendish den Wert von 1) Bleidichte 2) Effizienzkoeffizient enta proportional zu ti im Coulo-Gesetz 3) Gravitation zu ti 4 ) Beschleunigung des freien Falls auf der Erde 45. B 23 Nr. 4131. Ein 10 Tonnen schwerer Meteorit nähert sich einem kugelförmigen Planeten. Der Radius dieses Planeten beträgt 2,5 106 m. Abbildung mit unke (durchgezogene Linie). Die Beschleunigung des freien Falls auf der Oberfläche dieses Planeten ist ungefähr gleich 1) 3,5 m/s 2 2) 50 m/s 2 3) 0,2 m/s 2 4) 1,4 m/s 2 46. B 23 Nr. 4356 Es gibt einen Satz Gewichte von 20 g, 40 g, 60 g und 80 g und eine Feder, die in vertikaler Position an der Halterung befestigt ist. Die Gewichte werden der Reihe nach vorsichtig an der Feder aufgehängt (siehe Abbildung 1). Die Abhängigkeit der Dehnung der Feder von der Masse der an der Feder angebrachten Last ist in Abbildung 2 dargestellt. Eine Last mit welcher Masse, die an dieser Feder angebracht ist, kann kleine Schwingungen entlang der Achse von der Ecke der Stunde mit machen Das hier? 1) 20 g 2) 40 g 3) 50 g 4) 80 g Die Gewichte werden der Reihe nach vorsichtig an der Feder aufgehängt (siehe Abbildung 1). Die Abhängigkeit der Dehnung der Feder von der Masse der an der Feder angebrachten Last ist in Abbildung 2 dargestellt. Eine Last mit welcher Masse, die an dieser Feder angebracht ist, kann kleine Schwingungen entlang der Achse von der Ecke der Stunde mit machen Das hier? 1) 10 g 2) 40 g 3) 60 g 4) 100 g Bestimmen Sie anhand der Daten in den Tabellen die absolute Luftfeuchtigkeit in dem Raum, in dem diese Thermometer installiert sind. Die erste Tabelle zeigt die relative Luftfeuchtigkeit in %. 1) 2) 3) 4) 49. B 23 Nr. 4463. Die Messwerte von Trocken- und Nassthermometern, die in einem bestimmten Raum installiert sind, sind jeweils gleich und. Bestimmen Sie anhand der Daten in den Tabellen die absolute Luftfeuchtigkeit in dem Raum, in dem diese Thermometer installiert sind. Die erste Tabelle zeigt die relative Luftfeuchtigkeit in %. 1) 2) 3) 4) 50. B 23 Nr. 4498. Das Haus steht am Feldrand. Vom Balkon aus warf der Junge aus 5 m Höhe einen Kieselstein in horizontaler Richtung. Die Anfangsgeschwindigkeit des Kiesels beträgt 7 m/s, seine Masse 0,1 kg. 2 s nach dem Wurf des Ki ist die Energie des Beutelsteins ungefähr gleich 1) 15,3 J 2) 0 3) 7,4 J 4) 22,5 J 51. B 23 Nr. 4568. Das Haus steht am Rand des Feld. Vom Balkon aus warf der Junge aus 5 m Höhe einen Kieselstein in horizontaler Richtung. Die Anfangsgeschwindigkeit des Kiesels beträgt 7 m/s. 2 s nach dem Wurf beträgt die Geschwindigkeit des Sacks ungefähr 1) 21 m/s 2) 14 m/s 3) 7 m/s 4) 0 52. B 23 Nr. 4603. Das Haus steht auf der Kante des Feldes. Vom Balkon aus warf der Junge aus 5 m Höhe einen Kieselstein in horizontaler Richtung. Die Anfangsgeschwindigkeit des Kiesels beträgt 7 m/s, seine Masse 0,1 kg. 2 s nach dem Werfen des Pulses des Beutels, ungefähr gleich 1) 0,7 kg m/s 2) 1,4 kg m/s 3) 2,1 kg m/s 4) 0 53. B 23 Nr. 4638. Das Haus steht auf dem Rand des Feldes. Vom Balkon aus warf der Junge aus 5 m Höhe einen Kieselstein in horizontaler Richtung. Die Anfangsgeschwindigkeit des Kiesels beträgt 7 m/s. 2 Sekunden nach dem Wurf befinden sich die Kiesel auf einer Höhe von 1) 0 2) 14 m 3) 15 m 4) 25 m 54. B 23 Nr. 4743. Der Lehrer zeigte Erfahrung in der Beobachtung der Spannung, die in einer Spule entsteht, wenn a Magnet durchläuft (Abb. 1). Die Spannung von der Spule fiel dann in das Computermesssystem und wurde auf dem Monitor angezeigt (Abb. 2). Was wurde im Experiment mit dem Eis gemacht? 1) Abhängigkeit und Stärke der EMK vom Feld selbst und der Induktion des Feldes von einer Richtungsänderung des elektrischen Stroms 2) aufgrund der Abhängigkeit und Überbrückung der Amperekraft von der Stromstärke 3) ein magnetisches Feld wird erscheinen, wenn die elektrische Leistung ändert von welchem Feld 4) hängt von der Richtung des Induktionsstroms von der Änderung des Magnetfelds Strom 55. B 23 Nr. 4778. Der Lehrer baute die in Abb. gezeigte Schaltung zusammen. 1 durch Verbinden der Spule mit dem Kondensator. Zuerst wurde der Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen, dann wurde der Schalter auf Position 2 gedreht. Die Spannung von der Induktivität gelangt in das Computermesssystem, und das Ergebnis wird auf dem Monitor angezeigt (Abb. 2). Was wurde im Experiment mit dem Eis gemacht? 1) automatischer Schwingungsvorgang im Generator 2) benötigte elektromagnetische Kreise 3) Phänomen der elektromagnetischen Induktion 4) freie elektromagnetische Schwingungen 56. B 23 Nr. 4813. Der Lehrer demonstrierte die Erfahrung der Beobachtung der Spannung, die in der Spule auftritt, wenn ein Magnet vorbeigeht hindurch (Abb. 1). Die Spannung von der Spule fiel dann in das Computermesssystem und wurde auf dem Monitor angezeigt (Abb. 2). Im Experiment wurde untersucht 1) ein Magnetfeld erschien, wenn sich das elektrische Feld änderte 2) das Phänomen der elektromagnetischen Induktion 3) das Phänomen der Selbstinduktion 4) die Wirkung der Ampere-Kraft 57. B 23 Nr. 4848. Die Der Lehrer demonstrierte das Experiment, dessen Aufbau auf dem Foto zu sehen ist (Abb. 1). Zuerst schloss er den Kondensator an eine Spannungsquelle an und drehte dann den Schalter auf Position 2. Die Spannung von der Induktivität wird in ein Computermesssystem eingespeist, und die Ergebnisse der Spannungsänderung über die Zeit werden auf dem Bildschirm angezeigt (Feige. 2). Was im Experiment beobachtet wurde 1) freie schwankende Schwingungen in einer idealen Kontur 2) freie gedämpfte Schwingungen im Schwingkreis 3) das Phänomen tritt im Schwingkreis auf 4) Sie benötigen die erforderlichen elektromagnetischen Schwingungen in Kontur 58. B 23 Nr. 4953. Der Schüler hat die auf die Last wirkende Schwerkraft gemessen. Die Dynamometerwerte sind auf dem Foto zu sehen. Der Messfehler ist gleich dem Teilungswert des Zählerdurchmessers. In welchem Fall ist die Angabe der Zählergröße pro Aufnahme korrekt? 1) (2,0 ± 0,1) N 2) (2,0 ± 0,2) N 3) (2,0 ± 0,5) N 4) (2,0 ± 0,01) N 59. B 23 Nr. 5163. Der Schüler hat die auf den Körper wirkende Schwerkraft gemessen Belastung. Die Dynamometerwerte sind auf dem Foto zu sehen. Der Messfehler ist gleich dem Teilungswert des Zählerdurchmessers. In welchem Fall ist die Angabe der Zählergröße pro Aufnahme korrekt? 1) (1,6 ± 0,2) N 2) (1,4 ± 0,2) N 3) (2,4 ± 0,1) N 4) (1,6 ± 0,1) N 60. B 23 Nr. 5198 Belastung. Die Dynamometerwerte sind auf dem Foto zu sehen. Der Messfehler ist gleich dem Teilungswert des Zählerdurchmessers. In welchem Fall ist die Angabe der Zählergröße pro Aufnahme korrekt? 1) (1,8 ± 0,2) N 2) (1,3 ± 0,2) N 3) (1,4 ± 0,01) N 4) (1,4 ± 0,1) N 61. B 23 Nr. 5303. Der Schüler hat die auf den Körper wirkende Schwerkraft gemessen Belastung. Die Dynamometerwerte sind auf dem Foto zu sehen. Der Messfehler ist gleich dem Teilungswert des Dynamometers. In welchem Fall ist der von uns aufgezeichnete Messwert des Rollenprüfstands korrekt? 1) (4,3 ± 0,1) N 2) (4,3 ± 0,2) N 3) (4,6 ± 0,1) N 4) (4,3 ± 0,3) N 62. B 23 Nr. 6127. Mit einem Oszilloskop untersuchte ein Student erzwungene Schwingungen in ein Schwingkreis, bestehend aus einer in Reihe geschalteten Drahtspule, einem Kondensator und einem Widerstand mit kleinem Widerstand. Die Induktivität der Spule beträgt 5 mH. Die Abbildung zeigt die Ansicht des Oszilloskopschirms, wenn seine Tastköpfe für den Resonanzfall mit den Kondensatoranschlüssen verbunden sind. Die Abbildung zeigt auch den Oszilloskop-Schalter, mit dem Sie die Bildskalierung entlang der horizontalen Achse ändern können: Durch Drehen dieses Schalters können Sie einstellen, welcher Zeitraum einer Teilung des Oszilloskop-Bildschirms entspricht. Bestimmen Sie, wie groß die Kapazität des Benutzers im Schwingkreis ist, der mit einer Tora verdichtet ist? 1) 20 uF 2) ≈ 64 mF 3) ≈ 80 uF 4) 80 F . Die Kapazität des Kondensators beträgt 16 Mikrofarad. Die Abbildung zeigt die Ansicht des Oszilloskopschirms, wenn seine Tastköpfe für den Resonanzfall mit den Kondensatoranschlüssen verbunden sind. Die Abbildung zeigt auch den Oszilloskop-Schalter, mit dem Sie die Bildskalierung entlang der horizontalen Achse ändern können: Durch Drehen dieses Schalters können Sie einstellen, welcher Zeitraum einer Teilung des Oszilloskop-Bildschirms entspricht. Bestimmen Sie die Induktivität der im Schwingkreis verwendeten Spule. 1) 1 H 2) 25 mH 3) 0,17 H 4) 64 μH 64. B 23 Nr. 6206. Verschiedene Drähte bestehen aus dem gleichen Material. Welches Drahtpaar sollte gewählt werden, um die Abhängigkeit des Widerstandes des Drahtes von seiner Länge experimentell zu verifizieren? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 65. B 23 Nr. 6241. Es ist notwendig, die Abhängigkeit der Schwingungsdauer eines Federpendels von der Masse der Last experimentell nachzuweisen. Welches Pendelpaar sollte für diesen Zweck verwendet werden? 1) A und D 2) nur B 3) nur C 4) nur D Welches Pendelpaar sollte für diesen Test verwendet werden? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 67. B 23 Nr. 6314. Es ist notwendig, die Abhängigkeit der Periode kleiner Schwingungen eines mathematischen Pendels von der Substanz, aus der die Last besteht, experimentell herauszufinden. Welches Pendelpaar kann man zu diesem Zweck nehmen? Pendelgewichte - Hohlkugeln aus Kupfer und Aluminium gleicher Masse und gleichem Außendurchmesser. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 68. B 23 Nr. 6350. Zur Durchführung von Laborarbeiten erhielt der Student ein Dynamometer, eine Last unbekannter Dichte und einen Becher mit Wasser. Leider wurde die Skalenteilung nicht auf dem Leistungsprüfstand angezeigt. Ermitteln Sie anhand der Versuchsskizzen den Wert der Teilung der Durchmesserskala pro Millimeter. 1) 0,1 N 2) 0,2 N 3) 0,4 N 4) 0,5 N Leider war die Skalenteilung nicht auf dem Becher angegeben. Bestimmen Sie anhand von Skizzen des Versuchsablaufs den Preis für die Teilung des Maßstabs der Änderung aus dem Unterricht. 1) 200 ml 2) 250 ml 3) 400 ml 4) 500 ml
Einführung
Abschnitt 1. Schwankungen
1 Periodische Schwingungen
Abschnitt 2. Physikalisches Pendel
1 Grundformeln
3 Reibungspendel Froud
Einführung
Durch das Studium des Phänomens lernen wir gleichzeitig die Eigenschaften des Objekts kennen und lernen, sie in der Technik und im Alltag anzuwenden. Wenden wir uns als Beispiel einem oszillierenden Fadenpendel zu. Jedes Phänomen wird "normalerweise" in der Natur beobachtet, kann aber theoretisch vorhergesagt oder beim Studium eines anderen zufällig entdeckt werden. Sogar Galileo machte auf die Vibrationen des Kronleuchters in der Kathedrale aufmerksam und "es gab etwas in diesem Pendel, das es zum Stillstand brachte". Beobachtungen haben jedoch einen großen Nachteil, sie sind passiv. Um die Abhängigkeit von der Natur zu stoppen, ist es notwendig, eine Versuchsanordnung zu bauen. Jetzt können wir das Phänomen jederzeit reproduzieren. Aber was ist der Zweck unserer Experimente mit demselben Fadenpendel? Der Mensch hat viel von "unseren kleineren Brüdern" übernommen und daher kann man sich vorstellen, welche Experimente ein gewöhnlicher Affe mit einem Fadenpendel durchgeführt hätte. Sie hätte es geschmeckt, daran gerochen, an der Schnur gezogen und jegliches Interesse daran verloren. Die Natur lehrte sie, die Eigenschaften von Objekten sehr schnell zu studieren. Essbar, ungenießbar, schmackhaft, geschmacklos – das ist eine kurze Liste der Eigenschaften, die der Affe studiert hat. Der Mann ging jedoch weiter. Er entdeckte eine so wichtige Eigenschaft wie die Periodizität, die gemessen werden kann. Jede messbare Eigenschaft eines Objekts wird als physikalische Größe bezeichnet. Kein Mechaniker der Welt kennt alle Gesetze der Mechanik! Ist es möglich, die Hauptgesetze durch theoretische Analyse oder dieselben Experimente herauszuarbeiten? Diejenigen, denen dies gelang, haben ihren Namen für immer in die Geschichte der Wissenschaft eingeschrieben.
In meiner Arbeit möchte ich die Eigenschaften physikalischer Pendel untersuchen, um festzustellen, inwieweit die bereits untersuchten Eigenschaften in der Praxis, im Leben der Menschen, in der Wissenschaft und als Methode zum Studium physikalischer Phänomene in anderen angewendet werden können Bereiche dieser Wissenschaft.
Abschnitt 1. Schwankungen
Schwingungen gehören zu den häufigsten Vorgängen in Natur und Technik. Hochhäuser und Hochspannungsleitungen schwingen unter dem Einfluss des Windes, des Pendels einer aufgezogenen Uhr und eines Autos auf Federn während der Fahrt, des Wasserstands des Flusses im Laufe des Jahres und der Temperatur des menschlichen Körpers während der Krankheit.
Mit schwingungsfähigen Systemen hat man es nicht nur in verschiedenen Maschinen und Mechanismen zu tun, der Begriff "Pendel" ist weit verbreitet in Anwendung auf Systeme verschiedener Art. Ein elektrisches Pendel wird also als Schaltung bezeichnet, die aus einem Kondensator und einem Induktor besteht, ein chemisches Pendel ist eine Mischung aus Chemikalien, die eine oszillierende Reaktion eingehen, ein ökologisches Pendel sind zwei interagierende Populationen von Raubtieren und Beute. Derselbe Begriff wird für Wirtschaftssysteme verwendet, in denen oszillierende Prozesse ablaufen. Wir wissen auch, dass die meisten Schallquellen schwingungsfähige Systeme sind, dass die Schallausbreitung in Luft nur deshalb möglich ist, weil die Luft selbst eine Art schwingungsfähiges System ist. Außerdem gibt es neben mechanischen Schwingungssystemen auch elektromagnetische Schwingungssysteme, in denen elektrische Schwingungen auftreten können, die die Grundlage aller Funktechnik bilden. Schließlich gibt es eine Vielzahl von gemischten – elektromechanischen – schwingungsfähigen Systemen, die in den unterschiedlichsten technischen Bereichen eingesetzt werden.
Wir sehen, dass Schall Schwankungen der Dichte und des Luftdrucks sind, Radiowellen periodische Änderungen der Stärke elektrischer und magnetischer Felder sind, sichtbares Licht auch elektromagnetische Schwingungen sind, nur mit geringfügig unterschiedlichen Wellenlängen und Frequenzen. Erdbeben - Bodenvibrationen, Ebbe und Flut - Änderungen des Meeresspiegels, verursacht durch die Anziehungskraft des Mondes und erreichen in einigen Gebieten 18 Meter, Pulsschläge - periodische Kontraktionen des menschlichen Herzmuskels usw. Wechsel von Wachheit und Schlaf, Arbeit und Ruhe, Winter und Sommer. Auch unser täglicher Weg zur Arbeit und Heimkehr fällt unter die Definition von Schwankungen, die als Vorgänge interpretiert werden, die sich exakt oder annähernd in regelmäßigen Abständen wiederholen.
Vibrationen sind also mechanisch, elektromagnetisch, chemisch, thermodynamisch und verschiedene andere. Trotz dieser Vielfalt haben sie alle viel gemeinsam und werden daher durch die gleichen Differentialgleichungen beschrieben. Ein besonderes Fachgebiet der Physik - die Theorie der Schwingungen - befasst sich mit der Erforschung der Gesetzmäßigkeiten dieser Phänomene. Schiffs- und Flugzeugbauer, Industrie- und Transportspezialisten, Entwickler von Funktechnik und akustischer Ausrüstung müssen sie kennen.
Alle Schwankungen sind durch die Amplitude gekennzeichnet - die größte Abweichung eines bestimmten Werts von seinem Nullwert, seiner Periode (T) oder seiner Frequenz (v). Die letzten beiden Größen sind durch eine umgekehrt proportionale Beziehung miteinander verbunden: T=1/v. Die Oszillationsfrequenz wird in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Maßeinheit ist nach dem berühmten deutschen Physiker Heinrich Hertz (1857-1894) benannt. 1Hz ist ein Zyklus pro Sekunde. Das ist die Frequenz, mit der das menschliche Herz schlägt. Das Wort "Hertz" bedeutet auf Deutsch "Herz". Wenn gewünscht, kann diese Koinzidenz als eine Art symbolische Verbindung gesehen werden.
Die ersten Wissenschaftler, die Schwingungen untersuchten, waren Galileo Galilei (1564...1642) und Christian Huygens (1629...1692). Galileo stellte den Isochronismus (Unabhängigkeit der Periode von der Amplitude) kleiner Schwingungen fest, indem er das Schwingen des Kronleuchters in der Kathedrale beobachtete und die Zeit anhand der Pulsschläge an seiner Hand maß. Huygens erfand die erste Pendeluhr (1657) und untersuchte in der zweiten Auflage seiner Monographie "Pendulum Clock" (1673) eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Bewegung des Pendels, insbesondere fand er den Schwingungsmittelpunkt eines physikalischen Pendels. Einen großen Beitrag zum Studium der Schwingungen leisteten viele Wissenschaftler: Englisch - W. Thomson (Lord Kelvin) und J. Rayleigh<#"justify">.1 Periodische Schwingungen
Unter den verschiedenen mechanischen Bewegungen und Schwingungen, die um uns herum stattfinden, trifft man oft auf sich wiederholende Bewegungen. Jede gleichförmige Rotation ist eine sich wiederholende Bewegung: Bei jeder Umdrehung passiert jeder Punkt eines gleichförmig rotierenden Körpers dieselben Positionen wie während der vorherigen Umdrehung, und zwar in derselben Reihenfolge und mit derselben Geschwindigkeit. Wenn wir uns ansehen, wie sich die Äste und Stämme von Bäumen im Wind wiegen, wie ein Schiff auf den Wellen schwankt, wie sich das Pendel einer Uhr bewegt, wie sich die Kolben und Pleuel einer Dampf- oder Dieselmaschine hin und her bewegen, wie die Nadel einer Nähmaschine auf und ab springt; wenn wir den Wechsel von Ebbe und Flut des Meeres beobachten, die Neuordnung der Beine und das Wedeln der Arme beim Gehen und Laufen, das Schlagen des Herzens oder des Pulses, dann werden wir bei all diesen Bewegungen das gleiche bemerken - die wiederholte Wiederholung des gleichen Bewegungszyklus.
In Wirklichkeit ist die Wiederholung nicht immer und unter allen Bedingungen genau gleich. In einigen Fällen wiederholt jeder neue Zyklus sehr genau den vorherigen (Schwingen eines Pendels, Bewegungen von Teilen einer Maschine, die mit konstanter Geschwindigkeit arbeiten), in anderen Fällen kann der Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen bemerkbar sein (Ebbe und Flut, Schwingen Abzweigungen, Bewegungen von Maschinenteilen während des Betriebs) starten oder stoppen). Abweichungen von einer absolut exakten Wiederholung sind sehr oft so gering, dass sie vernachlässigt werden können und die Bewegung als ziemlich genau wiederholend, also als periodisch betrachtet werden kann.
Periodisch ist eine sich wiederholende Bewegung, bei der jeder Zyklus jeden anderen Zyklus genau reproduziert. Die Dauer eines Zyklus wird als Periode bezeichnet. Die Schwingungsdauer eines physikalischen Pendels hängt von vielen Umständen ab: von der Größe und Form des Körpers, vom Abstand zwischen Schwerpunkt und Aufhängepunkt und von der Verteilung der Körpermasse relativ zu diesem Punkt.
Abschnitt 2. Physikalisches Pendel
1 Grundformeln
Ein physikalisches Pendel ist ein starrer Körper, der um eine feste Achse schwingen kann. Betrachten Sie kleine Schwingungen des Pendels. Die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt kann durch den Winkel seiner Abweichung von der Gleichgewichtsposition charakterisiert werden (Abb. 2.1).
Wir schreiben die Momentengleichung um die Rotationsachse OZ (die Achse OZ geht durch den Aufhängungspunkt O senkrecht zur Bildebene "von uns") und vernachlässigen das Moment der Reibungskräfte, wenn das Trägheitsmoment des Körpers bekannt ist
Hier ist das Trägheitsmoment des Pendels um die Achse OZ,
Die Winkelgeschwindigkeit des Pendels,
Mz=- - Gravitationsmoment relativ zur OZ-Achse,
a ist der Abstand vom Schwerpunkt des Körpers C zur Rotationsachse.
Wenn wir davon ausgehen, dass während der Drehung beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn der Winkel zunimmt, bewirkt das Schwerkraftmoment eine Abnahme dieses Winkels und damit des Moments Mz<0. Это и отражает знак минус в правой части (1)
In Anbetracht dessen und unter Berücksichtigung der Kleinheit der Schwingungen schreiben wir Gleichung (1) in die Form um:
(Wir haben das für kleine Schwankungen berücksichtigt, bei denen der Winkel im Bogenmaß ausgedrückt wird). Gleichung (2) beschreibt harmonische Schwingungen mit zyklischer Frequenz und Periode
Ein Spezialfall eines physikalischen Pendels ist ein mathematisches Pendel. Die gesamte Masse des mathematischen Pendels konzentriert sich praktisch auf einen Punkt - das Trägheitszentrum des Pendels C. Ein Beispiel für ein mathematisches Pendel ist eine kleine massive Kugel, die an einem langen, leichten und nicht dehnbaren Faden aufgehängt ist. Bei einem mathematischen Pendel ist a = l, wobei l die Länge des Fadens ist und Formel (3) in die bekannte Formel übergeht
Aus dem Vergleich der Formeln (3) und (4) schließen wir, dass die Schwingungsdauer eines physikalischen Pendels gleich der Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels mit der Länge l ist, die als reduzierte Länge des physikalischen Pendels bezeichnet wird:
Schwingungsdauer eines physikalischen Pendels<#"5" height="11" src="doc_zip19.jpg" />) hängt nicht monoton vom Abstand ab. Dies ist leicht einzusehen, wenn das Trägheitsmoment gemäß dem Satz von Huygens-Steiner als Trägheitsmoment um eine parallele horizontale Achse ausgedrückt wird, die durch den Massenmittelpunkt geht: Dann ist die Schwingungsdauer gleich:
In Abb. 2.2.
2 Kinematik von Pendelschwingungen
Ein Pendel ist jeder Körper, der so aufgehängt ist, dass sein Schwerpunkt unter dem Aufhängepunkt liegt. Ein an einem Nagel hängender Hammer, eine Waage, eine Last an einem Seil – all das sind schwingungsfähige Systeme, ähnlich dem Pendel einer Wanduhr (Abb. 2.3).
Jedes System, das zu freien Schwingungen fähig ist, hat eine stabile Gleichgewichtslage. Bei einem Pendel ist dies die Position, bei der der Schwerpunkt auf der Senkrechten unterhalb des Aufhängepunktes liegt. Wenn wir das Pendel aus dieser Position nehmen oder es schieben, beginnt es zu schwingen und weicht entweder in die eine oder andere Richtung von der Gleichgewichtsposition ab. Die größte Abweichung von der Gleichgewichtslage, die das Pendel erreicht, wird als Schwingungsamplitude bezeichnet. Die Amplitude wird durch die anfängliche Auslenkung oder den Stoß bestimmt, mit dem das Pendel in Bewegung gesetzt wurde. Diese Eigenschaft - die Abhängigkeit der Amplitude von den Bedingungen zu Beginn der Bewegung - ist nicht nur für die freien Schwingungen des Pendels charakteristisch, sondern allgemein für die freien Schwingungen sehr vieler schwingungsfähiger Systeme.
Wenn wir am Pendel ein Haar anbringen – ein Stück dünnen Draht oder einen elastischen Nylonfaden – und unter dieses Haar eine Rauchglasplatte schieben, wie in Abb. 2.3. Wenn Sie die Platte mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur Schwingungsebene bewegen, zeichnen die Haare eine Wellenlinie auf der Platte (Abb. 2.4). In diesem Versuch haben wir das einfachste Oszilloskop – so heißen die Instrumente zur Aufzeichnung von Schwingungen. Die Kurven, die ein Oszilloskop aufzeichnet, werden Wellenformen genannt. So Abb. 2.2.3. ist ein Oszillogramm von Pendelschwingungen. Die Schwingungsamplitude wird auf diesem Oszillogramm durch den Abschnitt AB dargestellt, der die größte Abweichung der Wellenkurve von der Geraden ab ergibt, die das Haar bei stillstehendem Pendel (in Ruhelage) auf der Platte zeichnen würde. Die Periode wird durch ein Segment CD dargestellt, das der Entfernung entspricht, die sich die Platte während der Periode des Pendels bewegt.
Aufzeichnung der Schwingungen eines Pendels auf einer verrußten Platte
Oszillogramm der Pendelschwingungen: AB - Amplitude, CD - Periode
Da wir die geräucherte Platte gleichmäßig bewegen, ist jede Bewegung proportional zu der Zeit, in der sie stattfand. Wir können also sagen, dass entlang der Geraden ab in einem bestimmten Maßstab (abhängig von der Geschwindigkeit der Platte) die Zeit aufgetragen ist. Andererseits markiert das Haar in der Richtung senkrecht zu ab auf der Platte die Abstände des Pendelendes von seiner Gleichgewichtsposition, d.h. die Entfernung, die das Ende des Pendels von dieser Position aus zurücklegt. Somit ist das Oszillogramm nichts anderes als ein Bewegungsdiagramm – ein Diagramm des Wegs über der Zeit.
Wie wir wissen, repräsentiert die Steigung der Linie in einem solchen Diagramm die Bewegungsgeschwindigkeit. Das Pendel durchläuft die Gleichgewichtslage mit der größten Geschwindigkeit. Dementsprechend ist die Steigung der Wellenlinie in Abb. 2.2.3. am größten an den Punkten, wo sie die Linie ab schneidet. Im Gegenteil, in den Momenten der größten Abweichungen ist die Geschwindigkeit des Pendels gleich Null. Dementsprechend ist die Wellenlinie in Abb. 4 hat an den Stellen, an denen sie am weitesten von ab entfernt ist, eine Tangente parallel zu ab, d. h. eine Steigung gleich Null.
3 Dynamik von Pendelschwingungen
Die Pendel in Abb. 2.6 sind ausgedehnte Körper unterschiedlicher Form und Größe, die um einen Aufhänge- oder Stützpunkt schwingen. Solche Systeme nennt man physikalische Pendel. In einem Gleichgewichtszustand, wenn der Schwerpunkt senkrecht unter dem Aufhängungs- (oder Stützpunkt) liegt, wird die Schwerkraft (durch die elastischen Kräfte des verformten Pendels) durch die Reaktion der Stütze ausgeglichen. Bei Abweichung von der Gleichgewichtslage bestimmen Schwerkraft und elastische Kräfte die Winkelbeschleunigung des Pendels zu jedem Zeitpunkt, d.h. bestimmen die Art seiner Bewegung (Oszillation). Betrachten wir nun die Dynamik von Schwingungen näher am einfachsten Beispiel des sogenannten mathematischen Pendels, das ein kleines Gewicht ist, das an einem langen dünnen Faden aufgehängt ist.
Bei einem mathematischen Pendel können wir die Masse des Fadens und die Deformation des Gewichts vernachlässigen, d.h. wir können annehmen, dass die Masse des Pendels im Gewicht konzentriert ist und die elastischen Kräfte im Faden konzentriert sind, der als nicht dehnbar gilt. Betrachten wir nun unter dem Einfluss welcher Kräfte unser Pendel schwingt, nachdem es auf irgendeine Weise (durch Stoß, Auslenkung) aus dem Gleichgewicht gebracht wurde. Die Rückstellkraft P1, wenn das Pendel von der Gleichgewichtslage abweicht.
Abbildung 2.6
Wenn das Pendel in Ruhe in der Gleichgewichtslage ist, wird die auf sein Gewicht wirkende und senkrecht nach unten gerichtete Schwerkraft durch die Spannung im Faden ausgeglichen. In der ausgelenkten Position (Abb. 2.6) wirkt die Gewichtskraft P schräg zur Spannkraft F, entlang des Fadens gerichtet. Zerlegen wir die Schwerkraft in zwei Komponenten: in Fadenrichtung (P2) und senkrecht dazu (P1). Wenn das Pendel schwingt, übersteigt die Spannkraft des Fadens F geringfügig die Komponente P2 - um den Wert der Zentripetalkraft, wodurch sich die Last in einem Bogen bewegt. Die Komponente P1 ist immer auf die Gleichgewichtslage gerichtet; sie scheint bestrebt zu sein, diese Position wiederherzustellen. Daher wird sie auch oft als Rückstellkraft bezeichnet. Modulo P1, je mehr, desto mehr wird das Pendel ausgelenkt.
Sobald also das Pendel während seiner Schwingungen beginnt, von der Gleichgewichtslage abzuweichen, beispielsweise nach rechts, tritt eine Kraft P1 auf, die seine Bewegung verlangsamt, je mehr es abgelenkt wird. Letztendlich wird diese Kraft ihn stoppen und ihn zurück in die Gleichgewichtsposition ziehen. Wenn wir uns dieser Position nähern, wird die Kraft P1 jedoch immer geringer und geht in der Gleichgewichtsposition selbst gegen Null. Das Pendel durchläuft also die Gleichgewichtslage durch Trägheit. Sobald sie nach links abzuweichen beginnt, tritt die mit zunehmender Abweichung zunehmende Kraft P1 wieder auf, nun aber nach rechts gerichtet. Die Bewegung nach links wird wieder langsamer, dann stoppt das Pendel für einen Moment, danach beginnt die beschleunigte Bewegung nach rechts usw.
Was passiert mit der Energie eines Pendels, wenn es schwingt?
Zweimal während der Periode - bei den größten Abweichungen nach links und nach rechts - bleibt das Pendel stehen, d.h. in diesen Momenten ist die Geschwindigkeit null, was bedeutet, dass auch die kinetische Energie null ist. Aber gerade in diesen Momenten wird der Schwerpunkt des Pendels auf die größte Höhe angehoben und folglich ist die potentielle Energie am größten. Im Gegensatz dazu ist in den Momenten des Durchgangs durch die Gleichgewichtsposition die potentielle Energie am kleinsten und die Geschwindigkeit und kinetische Energie erreichen den maximalen Wert.
Wir nehmen an, dass die Reibungskräfte des Pendels an der Luft und die Reibung am Aufhängepunkt vernachlässigt werden können. Diese maximale kinetische Energie ist dann nach dem Energieerhaltungssatz genau gleich dem Überschuss der potentiellen Energie in der Position der größten Abweichung über die potentielle Energie in der Gleichgewichtsposition.
Wenn also das Pendel schwingt, findet ein periodischer Übergang von kinetischer Energie in potentielle Energie und umgekehrt statt, und die Periode dieses Vorgangs ist halb so lang wie die Schwingungsperiode des Pendels selbst. Die Gesamtenergie des Pendels (die Summe aus potentieller und kinetischer Energie) ist jedoch die ganze Zeit konstant. Sie ist gleich der Energie, die dem Pendel beim Start verliehen wurde, egal ob in Form von potentieller Energie (Anfangsauslenkung) oder in Form von kinetischer Energie (Anfangsschub).
Dies gilt für alle Schwingungen ohne Reibung oder andere Vorgänge, die dem schwingenden System Energie entziehen oder ihm Energie zuführen. Deshalb bleibt die Amplitude unverändert und wird durch die anfängliche Abweichung oder die Kraft des Stoßes bestimmt.
Die gleichen Änderungen der Rückstellkraft P1 und den gleichen Energieübergang erhalten wir, wenn wir die Kugel statt an einem Faden in einer senkrechten Ebene in einer Kugelschale oder in einer am Umfang gekrümmten Rinne rollen lassen. In diesem Fall wird die Rolle der Fadenspannung durch den Druck der Wände des Bechers oder der Mulde übernommen (auch hier vernachlässigen wir die Reibung der Kugel an den Wänden und an der Luft).
Abschnitt 3. Eigenschaften eines physikalischen Pendels
1 Verwendung eines Pendels in Uhren
Das Studium der Eigenschaften des Pendels hat sich in der tiefen Ferne festgesetzt. Die ersten Geräte, die diese Eigenschaften nutzten, waren Uhren. Die Periode der Schwingungen (Rotationen) ändert sich praktisch nicht. Treten die Schwingungen zunächst mit sehr großer Abweichung auf, sagen wir 80 ° aus der Senkrechten, dann mit Schwingungsdämpfung bis 60 ° , 40° , 20 ° Der Zeitraum wird nur um wenige Prozent abnehmen, mit einer Abnahme der Abweichungen von 20 ° bis kaum wahrnehmbar, es ändert sich um weniger als 1 %. Bei Abweichungen unter 5 ° die Periode bleibt mit einer Genauigkeit von 0,05 % unverändert. Diese Eigenschaft der Unabhängigkeit des Pendels von der Amplitude, Isochronismus genannt, bildete die Grundlage des Mechanismus.
Das älteste Spindelpendel erschien im 14. Jahrhundert. Es hatte die Form eines Kipphebels mit beweglichen Justiergewichten. Es wurde auf eine Welle (Spindel) mit zwei Paletten (Platten an den Enden) gepflanzt. Die Paletten fuhren abwechselnd zwischen die Zähne des Hemmungsrads, das durch ein absteigendes Gewicht gedreht wurde. Drehend drückte es einen Zahn auf die obere Palette und drehte die Spindel um eine halbe Umdrehung. Der untere blieb zwischen zwei Zähnen stecken und bremste das Rad. Dann wurde der Zyklus wiederholt.
Das Spindelpendel wurde durch einen Ankermechanismus ersetzt, der in seinem Aussehen einem Anker ähnelte. Es dient als Bindeglied zwischen Pendel (Unruh) und Ankerrad. 1675 schlug Huylens ein Torsionspendel – einen Balancer mit einer Spirale – als Schwingungsregler vor. Das Guilens-System wird immer noch in Armbanduhren und mechanischen Tischuhren verwendet. Balancer - ein Rad, an dem eine dünne Spiralfeder (Haar) befestigt ist. Drehend schüttelt der Balancer den Anker. Zwischen den Zähnen des Ankerrads wechseln sich Ankerpaletten aus synthetischem Rubin ab. Während einer Schwingperiode des Balancers dreht sich das Rad um die Breite eines Zahns. Gleichzeitig drückt es auf die Ankerhalterung und dreht durch Drehen den Balancer.
Mitte des 17. Jahrhunderts tauchten Minuten- und Sekundenzeiger auf, was sich sofort auf die Ganggenauigkeit der Uhr auswirkte. Grund dafür ist das Material des Pendels (Spirale), das sich bei Temperaturerhöhung oder -senkung ausdehnt und zusammenzieht und mit unterschiedlichen Frequenzen schwingt. Dies führt zu Fehlern im Timing. Daher haben Wissenschaftler ein spezielles Material erfunden, das temperaturbeständig ist - Invar (eine Legierung aus Eisen und Nickel). Bei seiner Verwendung überschreitet der Fehler pro Tag nicht eine halbe Sekunde.
In den 30er Jahren des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Versuche präsentiert, eine kompakte Uhr zu schaffen, die jedoch erst ein Jahrhundert später auftauchten. Die erste elektromechanische Uhr wurde erfunden. Ein elektrischer Strom floss durch die Kontakte, steuerte das Pendel und bewegte die Pfeile. Mit dem Aufkommen kompakter Batterien sah die Welt elektrische Uhren, die in ihrer Struktur einen Balancer hatten und deren Stromkreis durch mechanische Kontakte geschlossen wurde, fortschrittlichere Modelle waren Uhren auf Halbleiter- und integrierten Schaltkreisen. Wenig später erschienen elektromechanische Uhren mit Quarzoszillatoren als schwingungsfähige Systeme, deren Fehler weniger als zwei Sekunden pro Tag betrug!
Ein weiterer Schritt nach vorn waren vollelektronische Uhren. Die Hauptkomponenten sind eine elektronische Schaltung, digitale Anzeigen auf Flüssigkristallen. Dies sind spezialisierte elektronische Miniatur-Rechengeräte (Generatoren, Teiler, Former, Multiplikatoren elektronischer Schwingungen).
Unabhängig davon möchte ich über die astronomische Uhr sprechen, die zur Beobachtung der Himmelskörper und zur Zeitmessung verwendet wird. Ihr Fehler beträgt nur 0,000000001 Sekunden pro Tag. Molekulare Uhren, die auf der Fähigkeit einiger Moleküle beruhen, elektromagnetische Schwingungen einer fest definierten Frequenz zu absorbieren (z. B. Cäsiumatome 1c für 10.000 Jahre), haben einen noch kleineren Fehler. Aber Quantenuhren können sich einer Supergenauigkeit rühmen, bei der elektromagnetische Schwingungen eines Wasserstoff-Quantengenerators verwendet werden und einen Fehler von 1 s in 100.000 Jahren ausmachen.
Es ist interessant, die beiden auffälligsten Pendelarten zu betrachten, die getrennt in die Geschichte eingegangen sind, die Namen ihrer Entdecker tragen und natürlich gerade wegen ihrer erstaunlichen Eigenschaften berühmt sind.
Am 3. Januar 1851 führte Jean Bernard Léon Foucault ein erfolgreiches Experiment mit dem Pendel durch, das später seinen Namen erhielt. Für das Experiment wurde das Pariser Pantheon gewählt, da es möglich war, den 67 Meter langen Faden des Pendels darin zu verstärken. Am Ende eines Stahldrahtfadens wurde eine 28 Kilogramm schwere Gusseisenkugel verstärkt. Vor dem Start wurde der Ball beiseite genommen und mit einer dünnen Schnur gebunden, die den Ball entlang des Äquators umgab. Unter dem Pendel wurde eine runde Plattform hergestellt, an deren Rand eine Sandrolle gegossen wurde. Eine vollständige Schwingung des Pendels dauerte 16 Sekunden, und bei jedem Schwung zeichnete die unter der Pendelkugel angebrachte Spitze eine neue Linie auf den Sand und zeigte deutlich die Drehung der darunter liegenden Plattform und folglich der gesamten Erde .
Das Experiment basiert auf der Eigenschaft des Pendels, die Schwingungsebene unabhängig von der Drehung des Trägers, an dem das Pendel aufgehängt ist, beizubehalten. Ein Beobachter, der sich mit der Erde dreht, sieht eine allmähliche Änderung in der Richtung der Schwingung des Pendels relativ zu den umgebenden terrestrischen Objekten.
Bei der praktischen Durchführung des Experiments mit dem Foucault-Pendel gilt es, die Ursachen zu beseitigen, die seine freie Schwingung beeinträchtigen. Dazu machen sie es sehr lang, mit einer schweren und symmetrischen Belastung am Ende. Das Pendel muss in alle Richtungen die gleiche Schwingfähigkeit haben und gut vor Wind geschützt sein. Das Pendel ist entweder an einem Kardangelenk oder an einem horizontalen Kugellager befestigt, das sich mit der Schwingebene des Pendels dreht. Von großer Bedeutung für die Ergebnisse des Experiments ist der Start des Pendels ohne seitlichen Stoß. Bei der ersten öffentlichen Demonstration von Foucaults Erfahrung im Pantheon wurde das Pendel zu diesem Zweck mit Bindfäden zusammengebunden. Als das Pendel nach dem Binden in einen völligen Ruhezustand kam, war das Seil durchgebrannt und begann sich zu bewegen.
Da das Pendel im Pantheon in 16,4 Sekunden eine vollständige Schwingung ausführte, wurde schnell klar, dass sich die Schwingungsebene des Pendels relativ zum Boden im Uhrzeigersinn drehte. Bei jedem weiteren Schlag fegte die Metallspitze Sand etwa 3 mm mal 1 ° vom bisherigen Standort. In einer Stunde drehte sich das Schaukelflugzeug um mehr als 11 ° , machte in etwa 32 Stunden eine vollständige Umdrehung und kehrte in seine vorherige Position zurück. Diese beeindruckende Demonstration trieb das Publikum regelrecht in Hysterie; es schien ihnen, als würden sie die Rotation der Erde unter ihren Füßen spüren.
Um herauszufinden, warum sich das Pendel so verhält, betrachten Sie einen Sandring. Nordspitze 51 ° Der Ring ist 3 m vom Zentrum entfernt, und da sich das Pantheon auf dem 48. nördlichen Breitengrad befindet, ist dieser Teil des Rings 2,3 m näher an der Erdachse als das Zentrum. innerhalb von 24 Stunden wird der Nordrand des Rings näher sein. Wenn sich also die Erde um 360 dreht ° es wird sich in einem Kreis mit einem kleineren Radius als der Mittelpunkt bewegen und 14,42 m weniger pro Tag zurücklegen. Daher beträgt die Differenz der Geschwindigkeiten dieser Punkte 1 cm/min. In ähnlicher Weise bewegt sich der südliche Rand des Rings 14,42 Meter pro Tag oder 1 cm/min schneller als die Mitte des Rings. Aufgrund dieser Geschwindigkeitsdifferenz bleibt die Verbindungslinie zwischen Nord- und Südpunkt des Rings immer von Nord nach Süd gerichtet. Am Erdäquator wären das nördliche und das südliche Ende eines so kleinen Raums gleich weit von der Erdachse entfernt und würden sich daher mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Daher würde sich die Erdoberfläche nicht um eine vertikale Säule drehen, die am Äquator steht, und das Pendel von Foucault würde entlang derselben Linie schwingen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schwungebene wäre Null, und die Zeit für eine vollständige Umdrehung wäre unendlich lang. Wenn das Pendel genau auf einen der geographischen Pole gesetzt wäre, dann würde sich herausstellen, dass sich die Schwingebene in 24 Stunden dreht (eine Fläche von 1 ° jede Stunde und macht eine komplette Umdrehung von 360 ° genau 15 m pro Tag um die Erdachse). Auf 360 Breitengraden manifestiert sich der Foucault-Effekt in unterschiedlichem Maße, während seine Wirkung deutlicher wird, wenn er sich den Polen nähert.
Der längste Faden – 98 Meter – befand sich am Foucault-Pendel, das sich in der St. Isaaks-Kathedrale in St. Petersburg befindet. Das Pendel wurde 1992 entfernt, da es nicht dem Zweck des Gebäudes entsprach. Jetzt gibt es im Nordwesten Russlands nur noch ein Foucault-Pendel - im Planetarium von St. Petersburg. Die Länge seines Fadens ist gering - etwa 8 Meter, aber dies verringert nicht den Grad der Sichtbarkeit. Diese Ausstellung des Planetariums ist für Besucher jeden Alters von ständigem Interesse.
Das Foucault-Pendel, das sich derzeit in der Besucherlobby des Gebäudes der Generalversammlung der Vereinten Nationen in New York befindet, ist ein Geschenk der niederländischen Regierung. Dieses Pendel ist eine vergoldete Kugel mit einem Durchmesser von 12 Zoll und einem Gewicht von 200 Pfund, die teilweise mit Kupfer gefüllt ist und an einem Edelstahldraht von der Decke über einer zeremoniellen Treppe in 75 Fuß Höhe aufgehängt ist. Das obere Ende des Drahtes ist mit einem Universalgelenk befestigt, das es dem Pendel ermöglicht, in jeder vertikalen Ebene frei zu schwingen. Bei jeder Schwingung fährt die Kugel über einen geprägten Metallring mit Elektromagnet, wodurch im Kupfer der Kugel ein elektrischer Strom induziert wird. Dieses Zusammenspiel liefert die nötige Energie zur Überwindung von Reibung und Luftwiderstand und sorgt dafür, dass das Pendel gleichmäßig schwingt.
3 Reibungspendel Froud
Auf einer rotierenden Welle befindet sich ein physikalisches Pendel. Die Reibungskraft zwischen Welle und Pendel nimmt mit zunehmender Relativgeschwindigkeit ab.
Wenn sich das Pendel in Drehrichtung bewegt und seine Geschwindigkeit kleiner als die Geschwindigkeit der Welle ist, wirkt ein ausreichend großes Reibungsmoment von der Seite der Welle auf es und drückt das Pendel. Bei Bewegung in die entgegengesetzte Richtung ist die Geschwindigkeit des Pendels relativ zur Welle groß, sodass das Reibungsmoment klein ist. Das selbstschwingende System regelt also selbst den Energiefluss zum Oszillator.
Das Pendel schwingt relativ zur neuen Gleichgewichtslage, verschoben zur Drehung der Welle, und seine Geschwindigkeit im eingeschwungenen Zustand überschreitet nicht die Geschwindigkeit der Welle. Sie können die Anfangsbedingungen ändern, z. B. die Anfangsgeschwindigkeit des Pendels größer als die Wellendrehzahl einstellen. In diesem Fall stellen sich nach einiger Zeit Schwingungen mit gleicher Amplitude ein und der Phasenverlauf tendiert zum gleichen Attraktor.
4 Zusammenhang zwischen Periode und Pendellänge
Gibt es Mengenbeziehungen? Jede Beziehung zwischen Größen, die mathematisch in Form einer Tabelle, eines Diagramms oder einer Formel ausgedrückt wird, wird als physikalisches Gesetz bezeichnet. Wir versuchen, einen Zusammenhang zwischen der Periode und der Länge des Pendels herzustellen. Dazu wird üblicherweise eine Tabelle erstellt (Tab. 3.1), in die die Ergebnisse der Versuche eingetragen werden.
Tabelle 3.1.
M00.250,50,751T, s011,41,72
Die Tabelle zeigt deutlich, dass mit zunehmender Länge des Pendels dessen Schwingungsdauer zunimmt. Noch übersichtlicher ist es, diese Tabelle in Form eines Graphen darzustellen (Abb. 3.1), aber noch besser ist es, sie näherungsweise in Form einer Formel auszudrücken: T? 2. Das Formelgesetz ermöglicht es, die Schwingungsdauer eines Fadenpendels schnell zu berechnen, und das ist seine Schönheit. Aber das ist nicht nur der Hauptwert des Gesetzes. Jetzt können Sie die Schwingungsdauer verändern und damit den Gang der Uhr so anpassen, dass sie die genaue Zeit anzeigt. Alle anderen Schwingungsgesetze eines Gewindependels haben auch in den oben bereits beschriebenen Uhren und anderen technischen Geräten Anwendung gefunden.
Abbildung 3.1
Nachdem ich dieses Thema studiert hatte, bestimmte ich die Haupteigenschaften des Pendels. Der wichtigste und am häufigsten verwendete ist der Isochronismus (aus dem Griechischen - "gleichmäßig") der Bewegung des Pendels bei kleinen Amplituden, dh die Unabhängigkeit der Schwingungsdauer von der Amplitude. Bei Verdopplung der Amplitude bleibt die Periodendauer des Pendels unverändert, obwohl das Gewicht doppelt so weit wandert. Dennoch wird die Schwingungsdauer eines physikalischen Pendels durch die Größe und Form des Körpers, den Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Aufhängepunkt, die Verteilung der Körpermasse relativ zu diesem Punkt beeinflusst.
Mit zunehmender Länge des Pendels nimmt auch die Periode seiner Schwingungen zu; auf dieser Eigenschaft basieren das Uhrwerk und der Bau einer Reihe anderer technischer Geräte. Das Pendel wird in großem Umfang in Anwendungen für Systeme verschiedener Natur verwendet. Zum Beispiel ist ein elektrisches Pendel eine Schaltung, die aus einem Kondensator und einer Spule besteht, ein ökologisches Pendel besteht aus zwei interagierenden Populationen von Raubtieren und Beutetieren.
Jede gleichmäßige Rotation ist eine sich wiederholende Bewegung (periodisch): Bei jeder Umdrehung können wir beobachten, wie jeder Punkt eines gleichmäßig rotierenden Körpers dieselben Positionen wie während der vorherigen Umdrehung und mit derselben Reihenfolge passiert.
Wenn das Pendel schwingt, findet ein periodischer Übergang von kinetischer Energie in potentielle Energie und umgekehrt statt, und die Periode dieses gesamten Vorgangs ist halb so lang wie die Schwingungsperiode des Pendels selbst. Aber wenn man die Summe aus potentieller und kinetischer Energie findet, macht sich ihre Konstanz bemerkbar. Sie ist gleich der Energie, die dem Pendel beim Start verliehen wurde, egal ob in Form von potentieller Energie (Anfangsauslenkung) oder in Form von kinetischer Energie (Anfangsschub).
Für jedes physikalische Pendel kann man solche Positionen von Linsen und Prismen finden, bei denen das Pendel mit der gleichen Periode schwingt. Diese Tatsache ist die Grundlage der Theorie eines rotierenden Pendels, das die Beschleunigung des freien Falls misst. Ein weiterer wichtiger Faktor ist, dass bei dieser Art der Messung die Position des Massenschwerpunkts nicht bestimmt werden muss, was die Genauigkeit der Messungen erheblich erhöht. Dazu ist es notwendig, die Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von der Lage der Rotationsachse zu messen und aus dieser experimentellen Abhängigkeit die reduzierte Länge zu ermitteln. Die so ermittelte Länge, kombiniert mit der mit guter Genauigkeit gemessenen Schwingungsdauer um beide Achsen, ermöglicht die Berechnung der Erdbeschleunigung. Außerdem werden mit Hilfe von Pendeln und deren mathematischen Modellen die besonders komplexen Phänomene nichtlinearer Schwingungssysteme demonstriert.
Zwei wunderbare Pendel haben interessante Eigenschaften: das Foucault-Pendel und das Froud-Reibungspendel. Die erste basiert auf der Fähigkeit, die Schwingungsebene unabhängig von der Drehung des Trägers, an dem das Pendel aufgehängt ist, aufrechtzuerhalten. Ein Beobachter, der sich mit der Erde dreht, sieht eine allmähliche Änderung in der Richtung der Schwingung des Pendels relativ zu den umgebenden terrestrischen Objekten. Der zweite befindet sich auf einer rotierenden Welle. Wenn sich das Pendel in Drehrichtung bewegt und seine Geschwindigkeit kleiner als die Geschwindigkeit der Welle ist, wirkt ein ausreichend großes Reibungsmoment von der Seite der Welle auf es und drückt das Pendel. Bei Bewegung in die entgegengesetzte Richtung ist die Geschwindigkeit des Pendels relativ zur Welle groß, sodass das Reibungsmoment klein ist. Das selbstschwingende System regelt also selbst den Energiefluss zum Oszillator.
Aufgrund der Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingungsdauer der Flasche von der Beobachtungszeit und der Änderung der Masse der darin enthaltenen Substanz kann mit Sicherheit behauptet werden, dass bei Schwingungsamplituden von nicht mehr als 1 cm das Trägheitsmoment der physikalische Pendel beeinflusst die Periode seiner Schwingung nicht.
Zusammenfassend kann also argumentiert werden, dass die Eigenschaften eines physikalischen Pendels und schwingender Systeme im Allgemeinen in sehr vielen Bereichen unterschiedlicher Art verwendet werden, und zwar sowohl für sich als auch als Teil eines einzigen als Ganzes, und als Methode entweder eine Forschungsmethode oder die Durchführung einer Reihe von Experimenten.
Kinematik physikalische Pendelschwingung
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Trubetskov D.I. Schwingungen und Wellen für die Geisteswissenschaften. - Saratow: GosUNC "College", 1997. 392 p.
Kusnezow SP Dynamisches Chaos (Vorlesungsreihe). -M.: Fizmatlit, 2001.
Kuzmin PV Schwankungen. Kurze Vorlesungsnotizen, KGSHA-Verlag, 2002
Landau L.D., Akhiezer A.I., Lifshitz E.M. Lehrgang Allgemeine Physik. Mechanik und Molekularphysik. - Moskau, "Nauka", 1969.
Lishevsky V. Wissenschaft und Leben, 1988, Nr. 1.
Malinetsky G. G., Potapov A. B., Podlazov A. V. Nichtlineare Dynamik: Ansätze, Ergebnisse, Hoffnungen. -M.: URSS, 2006.
Malov N. N. Grundlagen der Theorie der Schwingungen. - Moskau, "Aufklärung", 1971.
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Variante 1
Teil 1
Die Antworten auf die Aufgaben 1-23 sind ein Wort, eine Zahl oder eine Folge von Zahlen oder Zahlen. Schreiben Sie Ihre Antwort in das entsprechende Feld rechts. Schreiben Sie jedes Zeichen ohne Leerzeichen. Maßeinheiten physikalischer Größen müssen nicht geschrieben werden.
Die Abbildung stellt einen Graphen der Busbewegung entlang einer geraden Straße entlang der X-Achse dar. Bestimmen Sie die Projektion der Busgeschwindigkeit auf der X-Achse im Zeitintervall von 0 bis 30 Minuten.
Antwort: _____ km/h
In einem Trägheitsbezugssystem die Kraft⇀ FF⇀ teilt einem Körper der Masse m eine Beschleunigung mit einem Modul von 2 m/s mit 2 . Wie groß ist der beschleunigungsmodul eines körpers mit massem2 m2unter Gewalt 2⇀ FF⇀ in diesem Bezugsrahmen?
Antwort: _____ m/s 2
Ein mit der Geschwindigkeit v fahrendes Auto der Masse 2t kollidiert mit einem stehenden Auto der Masse 2m. Nach der Kollision bewegen sie sich als Einheit. Wie groß ist der Gesamtimpuls der beiden Autos nach dem Zusammenstoß? Die Interaktion von Autos mit anderen Körpern ist vernachlässigbar.
Antworten: _____
Wie schwer ist eine Person in der Luft unter Berücksichtigung der Wirkung der archimedischen Kraft? Volumen einer Person V = 50 dm 3 , menschliche Körperdichte 1036 kg/m 3 . Luftdichte 1,2 kg/m 3 .
Antwort: _____ N
Die Abbildung zeigt Graphen der Abhängigkeit der Koordinaten von der Zeit für zwei Körper: A und B, die sich auf einer geraden Linie bewegen, entlang der die X-Achse gerichtet ist. Wählen Sie zwei richtige Aussagen über die Bewegung von Körpern aus.
1. Der zeitliche Abstand zwischen den Sitzungen der Gremien A und B beträgt 6 s.
2. Körper A bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s.
3. Körper A bewegt sich mit gleichmäßiger Beschleunigung.
4. In den ersten 5 s hat Körper A 15 m zurückgelegt.
5. Körper B bewegt sich mit konstanter Beschleunigung.
Die in der Abbildung dargestellte Last des Federpendels führt harmonische Schwingungen zwischen den Punkten 1 und 3 aus. Wie ändern sich die potentielle Energie der Pendelfeder und die Geschwindigkeit der Last, wenn sich die Pendellast von Punkt 3 nach Punkt 2 bewegt?
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
Potentielle Energie einer FederLadegeschwindigkeit
Ein Puck der Masse m rutscht aus der Ruhe einen Hügel hinunter. Die Freifallbeschleunigung ist g. Am Fuß des Hügels ist die kinetische Energie des Pucks E zu. Die Reibung des Pucks auf dem Hügel ist vernachlässigbar. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und Formeln her, mit denen sie berechnet werden können. Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
PHYSIKALISCHE GRÖSSE
A) Hügelhöhe
B) das Impulsmodul des Pucks am Fuß des Hügels
FORMEL
1) Ek√ 2 mgEk2mg
2) √2 michk2mEk
3) √ 2 Ekgr2Ekgm
4) EkgrEkgm
Ein ideales Gas befindet sich in einem Gefäß unter einem Kolben. Der Gasdruck beträgt 100 kPa. Bei konstanter Temperatur wurde das Volumen des Gases um das 4-fache erhöht. Bestimmen Sie den Druck des Gases im Endzustand.
Antwort: _____ kPa.
Das Gas wird vom Zustand 1 in den Zustand 3 überführt, wie im p-V-Diagramm dargestellt. Welche Arbeit verrichtet das Gas im Prozess 1-2-3, wenn p 0 = 50 kPa, V 0 = 2 l?
Antwort: _____ J.
Wie viel Wärme gibt ein 10 kg schweres Gusseisenteil ab, wenn seine Temperatur um 20 K gesenkt wird?
Antwort: _____ kJ.
Die Abhängigkeit des Volumens einer konstanten Masse eines idealen Gases von der Temperatur zeigt das V-T-Diagramm (siehe Abbildung). Wählen Sie zwei richtige Aussagen über den Prozess, der mit dem Gas abläuft.
1. Der Gasdruck ist im Zustand A minimal.
2. Beim Übergang vom Zustand D zum Zustand A nimmt die innere Energie ab.
3. Beim Übergang vom Zustand B in den Zustand C ist die vom Gas verrichtete Arbeit immer negativ.
4. Der Druck des Gases im Zustand C ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
5. Der Druck des Gases im Zustand D ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
Die Abbildungen A und B zeigen Diagramme von zwei Prozessen 1-2 und 3-4, die jeweils von einem Mol Argon durchgeführt werden. Diagramme werden in p-V- und V-T-Koordinaten aufgetragen, wobei p der Druck, V das Volumen und T die absolute Temperatur des Gases ist. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Graphen und Aussagen her, die die in den Graphen dargestellten Prozesse charakterisieren.
Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
Diagramme
SONDERN)
B)
AUSSAGEN
1) Die innere Energie des Gases nimmt ab, während das Gas Wärme abgibt.
2) Am Gas wird Arbeit verrichtet, während das Gas Wärme abgibt.
3) Das Gas nimmt Wärme auf, verrichtet aber keine Arbeit.
4) Das Gas nimmt Wärme auf und verrichtet Arbeit.
SONDERNDie gleichen Ströme I fließen durch drei dünne lange gerade parallele Leiter (siehe Abbildung). Wie wird die von den anderen beiden (oben, unten, links, rechts, vom Beobachter zum Beobachter) auf den Leiter 3 wirkende Ampere-Kraft gerichtet? Die Abstände zwischen benachbarten Leitern sind gleich. Schreiben Sie Ihre Antwort in Wörtern auf.
Antworten: _____
Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus einem Stromkreis. Wie groß ist das Verhältnis der Wärmemengen Q 1 /Q 2 , freigegeben an den Widerständen R 1 und R 2 zur selben Zeit?
Antworten: _____
Ein Lichtstrahl fällt auf einen flachen Spiegel. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Spiegel beträgt 30°. Bestimmen Sie den Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl.
Antwort: _____ °.
Zwei ungeladene Glaswürfel 1 und 2 werden dicht aneinander gebracht und in ein elektrisches Feld gebracht, dessen Intensität horizontal nach rechts gerichtet ist, wie im oberen Teil der Figur gezeigt. Dann wurden die Würfel auseinander bewegt und erst dann das elektrische Feld entfernt (unterer Teil der Abbildung). Wählen Sie aus der vorgeschlagenen Liste zwei Aussagen aus, die den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen entsprechen, und geben Sie ihre Nummern an.
1. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, stellte sich heraus, dass die Ladung des ersten Würfels negativ war, die Ladung des zweiten positiv.
2. Nachdem sie in ein elektrisches Feld gebracht worden waren, begannen die Elektronen aus dem ersten Würfel in den zweiten zu gelangen.
3. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, blieben die Ladungen beider Würfel gleich Null.
4. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die linke Oberfläche des 1. Würfels negativ geladen.
5. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die rechte Seite des 2. Würfels negativ geladen.
Wie ändert sich die Frequenz der Eigenschwingungen und die maximale Stromstärke in der Spule des Schwingkreises (siehe Abbildung), wenn der Schlüssel K von Position 1 auf Position 2 bewegt wird, in dem Moment, in dem die Kondensatorladung 0 ist?
1. erhöhen
2. verringern
3. wird sich nicht ändern
EigenfrequenzMaximaler Strom in der Spule
Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Widerstand eines Abschnitts eines Gleichstromkreises und einer schematischen Darstellung dieses Abschnitts des Stromkreises her. Die Widerstände aller Widerstände in den Figuren sind gleich und gleich R.
ABSCHNITT WIDERSTAND
A) 3R
B) 2R/3
DC-ABSCHNITT
4)
Wie viele Protonen und Neutronen hat ein Stickstoffisotop?147 N714N ?
Anzahl der ProtonenAnzahl der Neutronen
Halbwertszeit des Natriumisotops2211 N / A1122Naentspricht 2,6 Jahren. Anfangs gab es 208 g dieses Isotops. Wie viel wird es in 5,2 Jahren sein?
Antworten: ______
Ein charakteristisches Merkmal einiger Atome ist die Möglichkeit, eines der ihm am nächsten stehenden Elektronen durch den Atomkern einzufangen. Wie ändern sich in diesem Fall Massenzahl und Ladung des Kerns?
Bestimmen Sie für jeden Wert die entsprechende Art der Änderung:
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe. Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.
Massenzahl des KernsKernladung
Die Abbildung zeigt eine Stoppuhr, rechts davon ist ein Teil der Skala und ein Pfeil vergrößert dargestellt. Der Stoppuhrzeiger macht eine komplette Umdrehung in 1 Minute.
Notieren Sie die Messwerte der Stoppuhr und berücksichtigen Sie, dass der Messfehler gleich der Teilung der Stoppuhr ist.
Antwort: (_____ ± _____)
Der Student untersucht die Eigenschaften von Pendeln. Er verfügt über Pendel, deren Parameter in der Tabelle angegeben sind. Welches der Pendel sollte verwendet werden, um die Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von seiner Länge experimentell zu entdecken?
№ PendelPendellänge
Solides Ballvolumen
Das Material, aus dem der Ball besteht
1,0 m
5cm
3Stahl
1,5 m
5cm
3Stahl
2,0 m
5cm
3Aluminium
1,0 m
8cm
3Stahl
1,0 m
5cm
3Kupfer
Ein Stab mit einer Masse von 0,8 kg bewegt sich entlang eines horizontalen Tisches, verbunden mit einer Masse von 0,2 kg durch einen schwerelosen, nicht dehnbaren Faden, der über einen glatten, schwerelosen Block geworfen wird. Die Last bewegt sich mit einer Beschleunigung von 1,2 m/s2. Bestimmen Sie den Reibungskoeffizienten der Stange auf der Tischoberfläche.
Antworten: _____
Punkt B liegt in der Mitte des Segments AC. Stationäre Punktladungen -q und -2q (q = 1 nC) befinden sich jeweils an den Punkten A und C. Welche positive Ladung muss anstelle der Ladung -2q am Punkt C platziert werden, damit der Modul der elektrischen Feldstärke am Punkt B um das Zweifache zunimmt?
Antwort: _____ nK
Ein gerader Leiter der Länge I = 0,2 m, durch den der Strom I = 2 A fließt, befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit der Induktion B = 0,6 T und ist parallel zum Vektor
⇀ BB⇀ . Bestimmen Sie aus dem Magnetfeld den auf den Leiter wirkenden Kraftmodul.Antwort: _____ H.
Teil 2.
Die vollständige richtige Lösung jeder der Aufgaben 27-31 sollte die Gesetze und Formeln enthalten, deren Anwendung zur Lösung der Aufgabe notwendig und ausreichend ist, sowie mathematische Umformungen, Berechnungen mit einer numerischen Antwort und ggf. einer Figur Lösung erklären.
Ein separates Froschei ist durchsichtig, seine Schale besteht aus einer gallertartigen Substanz; im Ei befindet sich ein dunkler Embryo. Im zeitigen Frühjahr, an sonnigen Tagen, wenn die Wassertemperatur in den Stauseen nahe Null liegt, fühlt sich der Kaviar warm an. Messungen zeigen, dass seine Temperatur 30 Grad erreichen kann.
1) Wie ist dieses Phänomen zu erklären?
2) Nennen Sie ähnliche Beispiele aus dem Alltag oder der Natur.
Zeige die Antwort
Eine Person beginnt mit einer Beschleunigung a = 0,21 m/s die nach oben fahrende U-Bahn-Rolltreppe zu besteigen
2 . In der Mitte der Rolltreppe angekommen, hält er an, dreht sich um und beginnt mit der gleichen Beschleunigung nach unten zu fahren. Bestimmen Sie, wie lange eine Person auf der Rolltreppe ist.Die Rolltreppe hat eine Länge von L=100 m und eine Geschwindigkeit von V=2 m/s.
Zeige die Antwort
Der Zylinder enthält Stickstoff mit einer Masse m = 24 g bei einer Temperatur T = 300 K. Das Gas wird isochor gekühlt, so dass sein Druck n = 3-mal abfällt. Das Gas wird dann bei konstantem Druck erhitzt, bis seine Temperatur seine ursprüngliche Temperatur erreicht. Bestimmen Sie die vom Gas verrichtete Arbeit A.
Zeige die Antwort
Wenn die Anschlüsse der galvanischen Zelle kurzgeschlossen sind, beträgt der Strom im Stromkreis 2 A. Wenn eine elektrische Lampe mit einem elektrischen Widerstand von 3 Ohm an die Anschlüsse der galvanischen Zelle angeschlossen wird, beträgt der Strom im Stromkreis 0,5 A Bestimmen Sie anhand der Ergebnisse dieser Versuche den Innenwiderstand der galvanischen Zelle.
Zeige die Antwort
Eine Person liest ein Buch und hält es in einem Abstand von 50 cm von den Augen. Wenn dies die Entfernung seiner besten Sicht ist, welche optische Stärke der Brille erlaubt ihm dann, ein Buch in einer Entfernung von 25 cm zu lesen?
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1. Die Abbildung stellt einen Graphen der Busbewegung entlang einer geraden Straße entlang der X-Achse dar. Bestimmen Sie die Projektion der Busgeschwindigkeit auf der X-Achse im Zeitintervall von 0 bis 30 Minuten.
Antwort: _____ km/h
2.In einem Trägheitsbezugssystem die Kraft ⇀ F
Sagt einem Körper der Masse m Beschleunigung, modulo 2 m/s 2 . Wie groß ist der beschleunigungsmodul eines körpers mit masse m2 unter Gewalt 2 ⇀ F
in diesem Bezugsrahmen?
Antwort: _____ m/s 2
3. Auf einem Wagen mit einer Masse von 50 kg, der mit einer Geschwindigkeit von 0,8 m / s entlang der Strecke rollt, werden 200 kg Sand darauf gegossen. Bestimmen Sie die Geschwindigkeit des Wagens nach dem Beladen
Antworten: _____
4. Wie schwer ist eine Person in der Luft unter Berücksichtigung der Wirkung der Kraft von Archimedes? Das Volumen einer Person V \u003d 50 dm 3, die Dichte des menschlichen Körpers beträgt 1036 kg / m 3. Luftdichte 1,2 kg/m 3 .
Antwort: _____ N
5. Die Abbildung zeigt Graphen der Abhängigkeit der Koordinaten von der Zeit für zwei Körper: A und B, die sich auf einer geraden Linie bewegen, entlang der die X-Achse gerichtet ist. Wählen Sie zwei richtige Aussagen über die Bewegung von Körpern aus.
1. Der zeitliche Abstand zwischen den Sitzungen der Gremien A und B beträgt 6 s.
2. Körper A bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s.
3. Körper A bewegt sich mit gleichmäßiger Beschleunigung.
4. In den ersten 5 s hat Körper A 15 m zurückgelegt.
5. Körper B bewegt sich mit konstanter Beschleunigung.
Antworten:_____;
6. Die in der Abbildung dargestellte Last des Federpendels macht harmonische Schwingungen zwischen den Punkten 1 und 3. Wie ändern sich die potentielle Energie der Pendelfeder und die Geschwindigkeit der Last, wenn sich die Pendellast von Punkt 3 nach Punkt 2 bewegt?
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
7. Ein Puck der Masse m rutscht aus dem Ruhezustand einen Hügel hinunter. Die Freifallbeschleunigung ist g. Am Fuß des Hügels ist die kinetische Energie des Pucks gleich E k. Die Reibung des Pucks auf dem Hügel ist vernachlässigbar. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und Formeln her, mit denen sie berechnet werden können. Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
PHYSIKALISCHE GRÖSSE
A) Hügelhöhe
B) das Impulsmodul des Pucks am Fuß des Hügels
1) Ek√ 2 mg
2) √ 2 mEk
3) √ 2 Ekgm
4) Ekgm
Antworten:____;
8. Im Gefäß unter dem Kolben befindet sich ein ideales Gas. Der Gasdruck beträgt 100 kPa. Bei konstanter Temperatur wurde das Volumen des Gases um das 4-fache erhöht. Bestimmen Sie den Druck des Gases im Endzustand.
Antwort: _____ kPa.
9. Gas wird von Zustand 1 nach Zustand 3 überführt, wie im p-V-Diagramm dargestellt. Welche Arbeit leistet das Gas im Prozess 1-2-3, wenn p 0 \u003d 50 kPa, V 0 \u003d 2 l?
Antwort: _____ J.
10. Wie viel Wärme gibt ein 10 kg schweres Gusseisenteil ab, wenn seine Temperatur um 20 K sinkt?
Spezifische Wärmekapazität von Gusseisen C= DGutzuGÜberMit
Antwort: _____ kJ.
11. Die Abhängigkeit des Volumens der konstanten Masse eines idealen Gases von der Temperatur ist im V-T-Diagramm dargestellt (siehe Abbildung). Wählen Sie zwei richtige Aussagen über den Prozess, der mit dem Gas abläuft.
1. Der Gasdruck ist im Zustand A minimal.
2. Beim Übergang vom Zustand D zum Zustand A nimmt die innere Energie ab.
3. Beim Übergang vom Zustand B in den Zustand C ist die vom Gas verrichtete Arbeit immer negativ.
4. Der Druck des Gases im Zustand C ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
5. Der Druck des Gases im Zustand D ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
Antworten:____;
12. Die Abbildungen A und B zeigen Diagramme von zwei Prozessen 1-2 und 3-4, die jeweils von einem Mol Argon durchgeführt werden. Diagramme werden in p-V- und V-T-Koordinaten aufgetragen, wobei p der Druck, V das Volumen und T die absolute Temperatur des Gases ist. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Graphen und Aussagen her, die die in den Graphen dargestellten Prozesse charakterisieren.
Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
AUSSAGEN
1) Die innere Energie des Gases nimmt ab, während das Gas Wärme abgibt.
2) Am Gas wird Arbeit verrichtet, während das Gas Wärme abgibt.
3) Das Gas nimmt Wärme auf, verrichtet aber keine Arbeit.
4) Das Gas nimmt Wärme auf und verrichtet Arbeit.
| SONDERN | B |
| Antworten:____; |
13. Die gleichen Ströme I fließen durch drei dünne lange gerade parallele Leiter (siehe Abbildung). Wie wird die von den anderen beiden (oben, unten, links, rechts, vom Beobachter zum Beobachter) auf den Leiter 3 wirkende Ampere-Kraft gerichtet? Die Abstände zwischen benachbarten Leitern sind gleich. Schreiben Sie Ihre Antwort in Wörtern auf.
Antworten: _____
14. Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt des Stromkreises. Wie groß ist das Verhältnis der gleichzeitig an den Widerständen R 1 und R 2 abgegebenen Wärmemengen Q 1 /Q 2 ?
Antworten: _____
16. Ein Lichtstrahl fällt auf einen flachen Spiegel. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Spiegel beträgt 30°. Bestimmen Sie den Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl.
Antwort: _____ °.
16. Zwei ungeladene Glaswürfel 1 und 2 werden dicht aneinander gebracht und in ein elektrisches Feld gebracht, dessen Intensität horizontal nach rechts gerichtet ist, wie im oberen Teil der Abbildung dargestellt. Dann wurden die Würfel auseinander bewegt und erst dann das elektrische Feld entfernt (unterer Teil der Abbildung). Wählen Sie aus der vorgeschlagenen Liste zwei Aussagen aus, die den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen entsprechen, und geben Sie ihre Nummern an.
1. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, stellte sich heraus, dass die Ladung des ersten Würfels negativ war, die Ladung des zweiten positiv.
2. Nachdem sie in ein elektrisches Feld gebracht worden waren, begannen die Elektronen aus dem ersten Würfel in den zweiten zu gelangen.
3. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, blieben die Ladungen beider Würfel gleich Null.
4. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die linke Oberfläche des 1. Würfels negativ geladen.
5. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die rechte Seite des 2. Würfels negativ geladen.
Antworten:_____;
17. Wie ändert sich die Frequenz der Eigenschwingungen und die maximale Stromstärke in der Spule des Schwingkreises (siehe Abbildung), wenn der Schlüssel K in dem Moment, in dem die Kondensatorladung 0 ist, von Position 1 auf Position 2 bewegt wird?
1. erhöhen
2. verringern
3. wird sich nicht ändern
18. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Widerstand eines Abschnitts eines Gleichstromkreises und einer schematischen Darstellung dieses Abschnitts des Stromkreises her. Die Widerstände aller Widerstände in den Figuren sind gleich und gleich R.
ABSCHNITT WIDERSTAND
DC-ABSCHNITT
Antworten:_____;
19. Wie viele Protonen und Neutronen hat das Stickstoffisotop? 14 7 N?
20. Halbwertszeit des Natriumisotops 22 11 Na
entspricht 2,6 Jahren. Anfangs gab es 208 g dieses Isotops. Wie viel wird es in 5,2 Jahren sein?
Antworten: ______
21. Für einige Atome ist ein charakteristisches Merkmal die Möglichkeit, vom Atomkern eines der ihm am nächsten stehenden Elektronen einzufangen. Wie ändern sich in diesem Fall Massenzahl und Ladung des Kerns?
Bestimmen Sie für jeden Wert die entsprechende Art der Änderung:
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe. Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.
Die Antworten auf die Aufgaben 1-24 sind ein Wort, eine Zahl oder eine Folge von Zahlen oder Zahlen. Schreiben Sie Ihre Antwort in das entsprechende Feld rechts. Schreiben Sie jedes Zeichen ohne Leerzeichen. Maßeinheiten physikalischer Größen müssen nicht geschrieben werden.
1
Die Abbildung stellt einen Graphen der Busbewegung entlang einer geraden Straße entlang der X-Achse dar. Bestimmen Sie die Projektion der Busgeschwindigkeit auf der X-Achse im Zeitintervall von 0 bis 30 Minuten.
Antwort: _____ km/h
2
Im Trägheitsbezugssystem teilt die Kraft \overset\rightharpoonup F einem Körper der Masse m eine Beschleunigung mit einem Betrag von 2 m/s 2 mit. Wie groß ist der Beschleunigungsmodul eines Körpers der Masse \frac m2 unter Einwirkung einer Kraft 2\overset\rightharpoonup F in diesem Bezugssystem?
Antwort: _____ m/s 2
3
Auf einem Wagen mit einer Masse von 50 kg, der mit einer Geschwindigkeit von 0,8 m / s über die Strecke rollt, werden 200 kg Sand darauf gegossen. Bestimmen Sie die Geschwindigkeit des Wagens nach dem Beladen
Antworten: _____
4
Wie schwer ist eine Person in der Luft unter Berücksichtigung der Wirkung der archimedischen Kraft? Das Volumen einer Person V \u003d 50 dm 3, die Dichte des menschlichen Körpers beträgt 1036 kg / m 3. Luftdichte 1,2 kg/m 3 .
Antwort: _____ N
5
Die Abbildung zeigt Graphen der Abhängigkeit der Koordinaten von der Zeit für zwei Körper: A und B, die sich auf einer geraden Linie bewegen, entlang der die X-Achse gerichtet ist. Wählen Sie zwei richtige Aussagen über die Bewegung von Körpern aus.
1. Der zeitliche Abstand zwischen den Sitzungen der Gremien A und B beträgt 6 s.
2. Körper A bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s.
3. Körper A bewegt sich mit gleichmäßiger Beschleunigung.
4. In den ersten 5 s hat Körper A 15 m zurückgelegt.
5. Körper B bewegt sich mit konstanter Beschleunigung.
6
Die in der Abbildung dargestellte Last des Federpendels führt harmonische Schwingungen zwischen den Punkten 1 und 3 aus. Wie ändern sich die potentielle Energie der Pendelfeder und die Geschwindigkeit der Last, wenn sich die Pendellast von Punkt 3 nach Punkt 2 bewegt?
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
7
Ein Puck der Masse m rutscht aus der Ruhe einen Hügel hinunter. Die Freifallbeschleunigung ist g. Am Fuß des Hügels ist die kinetische Energie des Pucks gleich E k. Die Reibung des Pucks auf dem Hügel ist vernachlässigbar. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und Formeln her, mit denen sie berechnet werden können. Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
PHYSIKALISCHE GRÖSSE
A) Hügelhöhe
B) das Impulsmodul des Pucks am Fuß des Hügels
1) E_k\sqrt(\frac(2m)g)
2) \sqrt(2mE_k)
3) \sqrt(\frac(2E_k)(gm))
4) \frac(E_k)(gm)
8
Ein ideales Gas befindet sich in einem Gefäß unter einem Kolben. Der Gasdruck beträgt 100 kPa. Bei konstanter Temperatur wurde das Volumen des Gases um das 4-fache erhöht. Bestimmen Sie den Druck des Gases im Endzustand.
Antwort: _____ kPa.
9
Das Gas wird vom Zustand 1 in den Zustand 3 überführt, wie im p-V-Diagramm dargestellt. Welche Arbeit leistet das Gas im Prozess 1-2-3, wenn p 0 \u003d 50 kPa, V 0 \u003d 2 l?
Antwort: _____ J.
10
Wie viel Wärme gibt ein 10 kg schweres Gusseisenteil ab, wenn seine Temperatur um 20 K gesenkt wird?
Spezifische Wärmekapazität von Gusseisen C=500\frac(J)(kg^\circ C)
Antwort: _____ kJ.
11
Die Abhängigkeit des Volumens einer konstanten Masse eines idealen Gases von der Temperatur zeigt das V-T-Diagramm (siehe Abbildung). Wählen Sie zwei richtige Aussagen über den Prozess, der mit dem Gas abläuft.
1. Der Gasdruck ist im Zustand A minimal.
2. Beim Übergang vom Zustand D zum Zustand A nimmt die innere Energie ab.
3. Beim Übergang vom Zustand B in den Zustand C ist die vom Gas verrichtete Arbeit immer negativ.
4. Der Druck des Gases im Zustand C ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
5. Der Druck des Gases im Zustand D ist größer als der Druck des Gases im Zustand A.
12
Die Abbildungen A und B zeigen Diagramme von zwei Prozessen 1-2 und 3-4, die jeweils von einem Mol Argon durchgeführt werden. Diagramme werden in p-V- und V-T-Koordinaten aufgetragen, wobei p der Druck, V das Volumen und T die absolute Temperatur des Gases ist. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Graphen und Aussagen her, die die in den Graphen dargestellten Prozesse charakterisieren.
Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen unter den entsprechenden Buchstaben.
SONDERN) 
B) 
AUSSAGEN
1) Die innere Energie des Gases nimmt ab, während das Gas Wärme abgibt.
2) Am Gas wird Arbeit verrichtet, während das Gas Wärme abgibt.
3) Das Gas nimmt Wärme auf, verrichtet aber keine Arbeit.
4) Das Gas nimmt Wärme auf und verrichtet Arbeit.
| SONDERN | B |
13
Die gleichen Ströme I fließen durch drei dünne lange gerade parallele Leiter (siehe Abbildung). Wie wird die von den anderen beiden (oben, unten, links, rechts, vom Beobachter zum Beobachter) auf den Leiter 3 wirkende Ampere-Kraft gerichtet? Die Abstände zwischen benachbarten Leitern sind gleich. Schreiben Sie Ihre Antwort in Wörtern auf.
Antworten: _____
14
Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus einem Stromkreis. Wie groß ist das Verhältnis der gleichzeitig an den Widerständen R 1 und R 2 abgegebenen Wärmemengen Q 1 /Q 2 ?
Antworten: _____
15
Ein Lichtstrahl fällt auf einen flachen Spiegel. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Spiegel beträgt 30°. Bestimmen Sie den Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl.
Antwort: _____ °.
16
Zwei ungeladene Glaswürfel 1 und 2 werden dicht aneinander gebracht und in ein elektrisches Feld gebracht, dessen Intensität horizontal nach rechts gerichtet ist, wie im oberen Teil der Figur gezeigt. Dann wurden die Würfel auseinander bewegt und erst dann das elektrische Feld entfernt (unterer Teil der Abbildung). Wählen Sie aus der vorgeschlagenen Liste zwei Aussagen aus, die den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen entsprechen, und geben Sie ihre Nummern an.
1. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, stellte sich heraus, dass die Ladung des ersten Würfels negativ war, die Ladung des zweiten positiv.
2. Nachdem sie in ein elektrisches Feld gebracht worden waren, begannen die Elektronen aus dem ersten Würfel in den zweiten zu gelangen.
3. Nachdem die Würfel auseinander bewegt wurden, blieben die Ladungen beider Würfel gleich Null.
4. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die linke Oberfläche des 1. Würfels negativ geladen.
5. Vor der Trennung der Würfel im elektrischen Feld war die rechte Seite des 2. Würfels negativ geladen.
17
Wie ändert sich die Frequenz der Eigenschwingungen und die maximale Stromstärke in der Spule des Schwingkreises (siehe Abbildung), wenn der Schlüssel K von Position 1 auf Position 2 bewegt wird, in dem Moment, in dem die Kondensatorladung 0 ist?
1. erhöhen
2. verringern
3. wird sich nicht ändern
18
Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Widerstand eines Abschnitts eines Gleichstromkreises und einer schematischen Darstellung dieses Abschnitts des Stromkreises her. Die Widerstände aller Widerstände in den Figuren sind gleich und gleich R.
ABSCHNITT WIDERSTAND
DC-ABSCHNITT
4) 
19
Wie viele Protonen und Neutronen hat das Stickstoffisotop ()_7^(14)N ?
20
Die Halbwertszeit des Natriumisotops ()_(11)^(22)Na beträgt 2,6 Jahre. Anfangs gab es 208 g dieses Isotops. Wie viel wird es in 5,2 Jahren sein?
Antworten: ______
21
Ein charakteristisches Merkmal einiger Atome ist die Möglichkeit, eines der ihm am nächsten stehenden Elektronen durch den Atomkern einzufangen. Wie ändern sich in diesem Fall Massenzahl und Ladung des Kerns?
Bestimmen Sie für jeden Wert die entsprechende Art der Änderung:
1. erhöht
2. nimmt ab
3. ändert sich nicht
Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe. Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.
22
Die Abbildung zeigt eine Stoppuhr, rechts davon ist ein Teil der Skala und ein Pfeil vergrößert dargestellt. Der Stoppuhrzeiger macht eine komplette Umdrehung in 1 Minute.
Notieren Sie die Messwerte der Stoppuhr und berücksichtigen Sie, dass der Messfehler gleich der Teilung der Stoppuhr ist.
Antwort: (_____ ± _____)
23
Der Student untersucht die Eigenschaften von Pendeln. Er verfügt über Pendel, deren Parameter in der Tabelle angegeben sind. Welches der Pendel sollte verwendet werden, um die Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von seiner Länge experimentell zu entdecken?
24
Stellen Sie sich eine Tabelle vor, die Informationen über die terrestrischen Planeten des Sonnensystems enthält.
Wählen Sie zwei Aussagen aus, die den Eigenschaften der Planeten entsprechen, und geben Sie ihre Anzahl an.
1) Von den terrestrischen Planeten dreht sich die Venus auf der längsten Umlaufbahn um die Sonne.
2) Die Beschleunigung im freien Fall auf dem Mars beträgt ungefähr 3,8 m/s 2 .
3) Die erste kosmische Geschwindigkeit für Merkur ist geringer als für die Erde.
4) Unter den Planeten der Erdgruppe ist die Rotationsfrequenz um die Sonne auf der Venus am größten.
5) Die durchschnittliche Dichte von Merkur ist geringer als die der Venus.
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Ein Stab mit einer Masse von 0,8 kg bewegt sich entlang eines horizontalen Tisches, verbunden mit einer Masse von 0,2 kg durch einen schwerelosen, nicht dehnbaren Faden, der über einen glatten, schwerelosen Block geworfen wird. Die Last bewegt sich mit einer Beschleunigung von 1,2 m/s2. Bestimmen Sie den Reibungskoeffizienten der Stange auf der Tischoberfläche.
Antworten: _____
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Punkt B liegt in der Mitte des Segments AC. Stationäre Punktladungen -q und -2q (q = 1 nC) befinden sich jeweils an den Punkten A und C. Welche positive Ladung muss anstelle der Ladung -2q am Punkt C platziert werden, damit der Modul der elektrischen Feldstärke am Punkt B um das Zweifache zunimmt?
Antwort: _____ nK
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Ein gerader Leiter der Länge I = 0,2 m, durch den der Strom I = 2 A fließt, befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit der Induktion B = 0,6 T und ist parallel zum Vektor \overset\rightharpoonup B. Bestimmen Sie den Modul der wirkenden Kraft auf dem Leiter mit Seite des Magnetfeldes.
Antwort: _____ H.
Teil 2.
Die vollständige richtige Lösung jeder der Aufgaben 28-32 sollte die Gesetze und Formeln enthalten, deren Anwendung zur Lösung der Aufgabe notwendig und ausreichend ist, sowie mathematische Umformungen, Berechnungen mit einer numerischen Antwort und ggf. einer Figur Lösung erklären.
Ein separates Froschei ist durchsichtig, seine Schale besteht aus einer gallertartigen Substanz; im Ei befindet sich ein dunkler Embryo. Im zeitigen Frühjahr, an sonnigen Tagen, wenn die Wassertemperatur in den Stauseen nahe Null liegt, fühlt sich der Kaviar warm an. Messungen zeigen, dass seine Temperatur 30 Grad erreichen kann.
1) Wie ist dieses Phänomen zu erklären?
S=Vt_1+\\frac(at_1^2)2.
Schreiben wir die Gleichung in einer anderen Form:
\\frac(0,21)2t_1^2+2t_1-50=0.
Die Lösung sind zwei Zahlen: 14.286 und -33.333.
Nur positive Werte haben physikalische Bedeutung, dann ist t 1 =14,286s.
Auf dem zweiten Teil des Weges bewegt sich die Person gleichmäßig beschleunigt, aber die Beschleunigung ist der Geschwindigkeit der Rolltreppe entgegengerichtet. Lassen Sie uns eine Formel schreiben, die diese Bewegung beschreibt:
S=\\frac(at_2^2)2-Vt_2;
Lassen Sie uns die Werte ersetzen:
\\frac(0,21)2t_2^2-2t_2-50=0.
Beim Lösen erhalten wir zwei Werte: -14,286 und 33,333.
Nur positive Werte haben physikalische Bedeutung, dann t 2 \u003d 33,333 s.
Auf der Rolltreppe verbrachte Gesamtzeit: t = t 1 + t 2 = 14,286 + 33,333 = 47,6 s.
Der Zylinder enthält Stickstoff mit einer Masse m = 24 g bei einer Temperatur T = 300 K. Das Gas wird isochor gekühlt, so dass sein Druck n = 3-mal abfällt. Das Gas wird dann bei konstantem Druck erhitzt, bis seine Temperatur seine ursprüngliche Temperatur erreicht. Bestimmen Sie die vom Gas verrichtete Arbeit A.
Wenn die Anschlüsse der galvanischen Zelle kurzgeschlossen sind, beträgt der Strom im Stromkreis 2 A. Wenn eine elektrische Lampe mit einem elektrischen Widerstand von 3 Ohm an die Anschlüsse der galvanischen Zelle angeschlossen wird, beträgt der Strom im Stromkreis 0,5 A Bestimmen Sie anhand der Ergebnisse dieser Versuche den Innenwiderstand der galvanischen Zelle.
Das Auge und das Brillenglas bilden das optische System, dessen Brechkraft nach der Formel: D = D 1 + D 2 berechnet werden kann.
Dann ist D_1+D_2=\frac1F;
D_2=\frac1F-D_1;
D_2=\frac1(0,25\;m)-2\;dptr=2\;dptr.