Задача по физике - 9964
По поверхности мыльного пузыря радиусом $R$ равномерно распределен заряд $q$. Поверхностное натяжение мыльной пленки равно $\sigma$.
1. На какую величину $\Delta p$ давление в пузыре превышает давление окружающего воздуха?
2. Определить вид равновесия пузыря, висящего на открытой соломинке, т. е. при $\Delta p = 0$.
Силой тяжести пренебречь.
Примечание. Считается, что величина $\sigma$ не зависит от заряда $q$.
Подробнее
1. На какую величину $\Delta p$ давление в пузыре превышает давление окружающего воздуха?
2. Определить вид равновесия пузыря, висящего на открытой соломинке, т. е. при $\Delta p = 0$.
Силой тяжести пренебречь.
Примечание. Считается, что величина $\sigma$ не зависит от заряда $q$.
Подробнее
Задача по физике - 9965
Экспериментально установлены следующие факты:
1) угловой диаметр Солнца, наблюдаемый с Земли, составляет $\alpha = 32^{ \prime}$;
2) солнечная постоянная, т. е. количество лучистой энергии, падающей каждую секунду на $1 см^{2}$ поверхности, перпендикулярной к прямой, соединяющей Землю и Солнце на расстоянии, равном расстоянию между Землей и Солнцем, составляет
$S = 0,135 лм \cdot см^{-2} \cdot с^{-1}$;
3) постоянная Стефана — Больцмана равна
$\sigma = 5,67 \cdot 10^{-12} лм \cdot см^{-2} \cdot с^{-1} \cdot К^{-4}$;
4) солнечное излучение практически соответствует излучению абсолютно черного тела.
Пользуясь вышеуказанными данными, определить:
а) температуру Земли, считая, что эта температура постоянна во времени и что Земля является абсолютно черным телом и идеальным проводником тепла (последнее предположение позволяет считать, что температура всех точек поверхности Земли одинакова);
б) температуру верхних слоев Солнца.
Примечание. Полная энергия, излучаемая за 1 с с $1 см^{2}$ поверхности абсолютно черного тела, определяется законом Стефана — Больцмана и составляет $\sigma T^{4}$, где $\sigma$ - постоянная Стефана — Больцмана, а $T$ - абсолютная температура тела.
Подробнее
1) угловой диаметр Солнца, наблюдаемый с Земли, составляет $\alpha = 32^{ \prime}$;
2) солнечная постоянная, т. е. количество лучистой энергии, падающей каждую секунду на $1 см^{2}$ поверхности, перпендикулярной к прямой, соединяющей Землю и Солнце на расстоянии, равном расстоянию между Землей и Солнцем, составляет
$S = 0,135 лм \cdot см^{-2} \cdot с^{-1}$;
3) постоянная Стефана — Больцмана равна
$\sigma = 5,67 \cdot 10^{-12} лм \cdot см^{-2} \cdot с^{-1} \cdot К^{-4}$;
4) солнечное излучение практически соответствует излучению абсолютно черного тела.
Пользуясь вышеуказанными данными, определить:
а) температуру Земли, считая, что эта температура постоянна во времени и что Земля является абсолютно черным телом и идеальным проводником тепла (последнее предположение позволяет считать, что температура всех точек поверхности Земли одинакова);
б) температуру верхних слоев Солнца.
Примечание. Полная энергия, излучаемая за 1 с с $1 см^{2}$ поверхности абсолютно черного тела, определяется законом Стефана — Больцмана и составляет $\sigma T^{4}$, где $\sigma$ - постоянная Стефана — Больцмана, а $T$ - абсолютная температура тела.
Подробнее
Задача по физике - 9983
Скорость звука в газе можно представить формулой, в которую входят только давление газа $p$, плотность газа $\rho$ и некоторая безразмерная постоянная.
На основании этой информации определить соотношение скоростей распространения звука в одном и том же разреженном газе в двух различных состояниях, характеризуемых величинами давления и плотности $p_{1}, p_{2}$ и $\rho_{1}, \rho_{2}$ соответственно.
Подробнее
На основании этой информации определить соотношение скоростей распространения звука в одном и том же разреженном газе в двух различных состояниях, характеризуемых величинами давления и плотности $p_{1}, p_{2}$ и $\rho_{1}, \rho_{2}$ соответственно.
Подробнее
Задача по физике - 9990
Вертикально расположенный сосуд разделен на две равные части тяжелым теплонепроницаемым поршнем, который может скользить без трения. В верхней части находится водород при температуре $T$ и давлении $P$. В нижней кислород при температуре $2T$. Сосуд перевернули. Чтобы поршень остался на месте, пришлось охладить кислород до температуры $T/2$, температура водорода осталась прежней. Определить давление кислорода в обоих случаях.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 9994
Вертикальный цилиндрический теплоизолированный сосуд с гладкими стенками разделен на две части подвижным поршнем массой $m = 200 кг$, который сделан из пористого материала. В нижней части цилиндра вначале находилась смесь гелия и неона в количестве $\nu_{1} = 0,4 моль$ и $\nu_{2} = 0,6 моль$ соответственно при температуре $177^{ \circ} С$, а в верхней части был вакуум. Оказалось, что через мелкие поры поршня могут проходить только маленькие молекулы гелия, но не неона. Когда установилось новое равновесие, поршень переместился. На сколько при этом изменилась температура смеси (в $^{ \circ} С$)? Ускорение свободного падения $g = 10 м/с^{2}$, газы считать идеальными. Ответ округлить до целых.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 9999
В горизонтальной трубе застряла пробка, которую надо вытащить. Юный экспериментатор Андрей выяснил, что для того, чтобы вытолкнуть пробку, необходимо приложить постоянную минимальную силу $F = 200 Н$ вдоль оси трубы. Ему показалось это слишком трудным, и он решил создать установку для выталкивания пробок. Для этого он использовал горизонтальный цилиндр с поршнем А сечением $S_{A} = 10 см^{2}$ с гладкими стенками и жесткий рычаг СD, который мог вращаться без трения вокруг закрепленного шарнира О в горизонтальной плоскости. Точка О делила рычаг СD в соотношении $l_{1} : l_{2} = 1:2$. После подсоединения стержней AD и CB к шарнирам D и C в сосуде был воздух при атмосферном давлении $P_{0} = 10^{5} Па$ и занимал объем $V = 3 л$, а стержни AD и CB параллельны. Далее Андрей подал с помощью нагревателя тепло $Q = 757 Дж$, и пробка, переместившись на некоторое расстояние $\Delta x$, выскочила из трубы.
1) Найти КПД такой установки, округлив результат до сотых процента.
2) Предложите Андрею способы увеличения КПД. Обоснуйте.
Примечание: воздух - в основном двухатомный газ (78% азота и 21% кислорода), который можно считать идеальным при давлениях, не очень сильно превышающих атмосферное. Для двухатомного идеального газа внутренняя энергия вычисляется по формуле $U = \frac{5}{2} \nu RT$.
Подробнее
1) Найти КПД такой установки, округлив результат до сотых процента.
2) Предложите Андрею способы увеличения КПД. Обоснуйте.
Примечание: воздух - в основном двухатомный газ (78% азота и 21% кислорода), который можно считать идеальным при давлениях, не очень сильно превышающих атмосферное. Для двухатомного идеального газа внутренняя энергия вычисляется по формуле $U = \frac{5}{2} \nu RT$.
Подробнее
Задача по физике - 10007
Пете на день рождения подарили новый компьютер. Делая уроки, мальчик решил измерить температуру процессора. Она оказалась равной $30^{ \circ} С$. Сделав домашнее задание, Петя начал играть, при этом процессор нагрелся до $60^{ \circ} С$. Однажды мальчик заметил, что пока он делал уроки, процессор нагрелся до $50^{ \circ} С$. Мальчик понял, что система охлаждения стала хуже работать. Сможет ли теперь Петя играть, если известно, что перегрев происходит при $80^{ \circ} С$? Мощность системы охлаждения, то есть количество тепла в единицу времени, которое система охлаждения передает в окружающую среду, пропорциональна разности температур процессора и воздуха в комнате. Температура воздуха в комнате $20^{ \circ} С$. Нагрузка на процессор после поломки осталась прежней в каждом из режимов.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 10019
Некоторое количество идеального одноатомного газа участвует в циклическом процессе 1-2-3-1, представленном на диаграмме $p-V$. Процесс 3-1 является изотермой, величины $V_{1}$ и $p_{3}$ известны. Также известно, что в процессе 1-2 газ поглотил количество теплоты $Q$. Найдите давление и объём газа в остальных пронумерованных точках диаграммы.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 10029
Экспериментатор Раздолбайкин собрал из подручных материалов робота. Робот потребляет фиксированную мощность $P_{0} = 20 Вт$ и тратит ее на то, чтобы закручивать шурупы в следующем проекте Раздолбайкина. Робот не идеален, и часть мощности расходуется впустую, нагревая самого робота. График КПД робота $\eta$ от его температуры приведен на рисунке. Какое количество шурупов закрутит робот за десять минут работы в установившемся температурном режиме? Для того, чтобы закрутить шуруп, необходимо совершить работу $A = 40 Дж$.
Мощность теплоотдачи в окружающую среду пропорциональна разнице температур робота и среды и дается выражением $\alpha(T - T_{окр}), \alpha = 0,6 Вт/^{ \circ} С, T_{окр} = 20^{ \circ} С$.
Подробнее
Мощность теплоотдачи в окружающую среду пропорциональна разнице температур робота и среды и дается выражением $\alpha(T - T_{окр}), \alpha = 0,6 Вт/^{ \circ} С, T_{окр} = 20^{ \circ} С$.
Подробнее
Задача по физике - 10037
Экспериментатор Раздолбайкин собрал из подручных материалов робота. Робот потребляет фиксированную мощность $P_{0} = 20 Вт$ и тратит её на то, чтобы закручивать шурупы в следующем проекте Раздолбайкина. Робот не идеален, и часть мощности расходуется впустую, нагревая самого робота. График КПД робота $\eta$ от его температуры приведён на рисунке. Какое количество шурупов закрутит робот за десять минут работы в установившемся температурном режиме? Для того, чтобы закрутить шуруп, необходимо совершить работу в $A = 40 Дж$.
Мощность теплоотдачи в окружающую среду пропорциональна разнице температур робота и среды и даётся выражением $\alpha (T - T_{окр}), \alpha = 0,6 Вт/^{ \circ} С, T_{окр} = 20^{ \circ} C$.
Подробнее
Мощность теплоотдачи в окружающую среду пропорциональна разнице температур робота и среды и даётся выражением $\alpha (T - T_{окр}), \alpha = 0,6 Вт/^{ \circ} С, T_{окр} = 20^{ \circ} C$.
Подробнее
Задача по физике - 10038
В сосуде 1 находится 400 г льда при температуре $0^{ \circ} C$. Горелка под сосудом 1 (см. рис.) передает льду тепло с мощностью $P$, график зависимости P от времени показан внизу. Вода из сосуда 1 вытекает в сосуд 2, который в момент включения горелки был пустым. Через 100 секунд горелку выключают, а в сосуд 2 бросают нагретый в ладонях алюминиевый шарик массой 50 г. Найдите конечную температуру воды в сосуде 2. Теплопотерями и теплоёмкостью сосудов пренебречь. Удельная теплоемкость воды $4,2 Дж/г \cdot К$; удельная теплота плавления льда $333 Дж/г$; удельная теплоемкость алюминия $0,92 Дж/г \cdot К$.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 10044
Имеется сосуд $U$ - образной формы с прямыми стенками (см. рис. а): его дно имеет площадь $2S$, а два горлышка - площадь $S$ каждое. Масса сосуда M, объём V. Стенки сосуда тонкие. Большой бассейн разделили вертикальной перегородкой на два отсека и надели на перегородку перевёрнутый $U$-образный сосуд, как это показано на рис. б. Расстояние от нижнего края сосуда до дна бассейна равно $L$. В отсеки бассейна начали наливать жидкость плотностью $\rho$, причем подъём уровня жидкости в каждом отсеке бассейна строго отрегулирован: у правой стенки бассейна скорость подъёма уровня всегда равна $v$, а у левой стенки - в два раза больше. Определите, через какое время сосуд всплывёт (считать, что это происходит до того, как жидкость поднимется до перегородки). Атмосферное давление равно $p_{0}$, ускорение свободного падения $g$. Температуру считать постоянной.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 10048
Машенька залила в ёмкость кипящий жидкий азот, после чего поставила её па весы, которые показали 1,4 кг. Через 10 минут весы уже показывали 0,9 кг. После того, как весь азот выкипел, Машенька повторила эксперимент. Она аккуратно залила то же количество жидкого азота, и сразу добавила в емкость некоторое количество воды при температуре $24^{ \circ} С$. Через 5 минут весы показали 0,6 кг. Определите, сколько воды добавила Машенька. Температура кипения азота равна $T_{A} = - 196^{ \circ} С$, удельная теплота парообразования азота равна $\lambda_{A} = 199 кДж/кг$, удельная теплоемкость воды равна - $C_{в} = 4,2 кДж/кг \cdot ^{ \circ} С$, удельная теплота плавления льда равна $\lambda_{л} = 335 кДж/кг$, удельная теплоемкость льда - $C_{л} = 2,1 кДж/кг^{ \circ} С$. Считать, что мощность теплообмена постоянна и равна в обоих экспериментах, замерзание воды и остывание льда до температуры азота происходит быстрее чем за минуту.
Подробнее
Подробнее
Задача по физике - 10056
На дне открытого сверху теплоизолирующего сосуда с площадью поверхности $S$ находится слой льда массой $m$ при температуре $T_{x} = 0^{ \circ} С$. Температура воздуха равна $T_{0} > 0^{ \circ} С$. Идёт вертикальный дождь, скорость капель равна $v$, а температура $T_{0}$. Масса капель дождя в единичном объёме воздуха равна $\rho$, дождевая вода скапливается слоем на льду. Мощность поглощения водой тепла из воздуха пропорциональна разности температур: $N = k \Delta T$. Найдите время, за которое полностью растает лёд в сосуде. Удельная теплоёмкость воды $c_{в}$, льда $c_{л}$, удельная теплота плавления $\lambda$. Теплообмен между льдом и водой происходит быстро.
На сколько изменится ответ, если начальная температура $T_{x}$ чуть ниже $0^{ \circ} С$? До того, как лёд нагреется до $0^{ \circ} С$, вся вода, попавшая в сосуд, замерзает. Считайте, что при этом изменение массы льда много меньше его начальной массы, а изменение температуры много меньше ($T_{0} - 0^{ \circ} С$), которая мала по сравнению с $\frac{ \lambda}{c_{в} }$. Мощность поглощения льдом тепла из воздуха $\tilde{N} = \tilde{k} \Delta T$.
Подробнее
На сколько изменится ответ, если начальная температура $T_{x}$ чуть ниже $0^{ \circ} С$? До того, как лёд нагреется до $0^{ \circ} С$, вся вода, попавшая в сосуд, замерзает. Считайте, что при этом изменение массы льда много меньше его начальной массы, а изменение температуры много меньше ($T_{0} - 0^{ \circ} С$), которая мала по сравнению с $\frac{ \lambda}{c_{в} }$. Мощность поглощения льдом тепла из воздуха $\tilde{N} = \tilde{k} \Delta T$.
Подробнее
Задача по физике - 10064
Идеальный газ находится в сосуде с поршнем. К ручке поршня прикреплена маленькая светящаяся лампочка. Рядом с ней расположена собирающая линза с фокусным расстоянием $F$ (см. рис), главная оптическая ось линзы совпадает с осью поршня. Первоначально поршень находится на расстоянии $L$ от дна сосуда, а лампочка - в фокусе линзы. С газом совершают квазистатический процесс, представленный на графике $p(T)$. На картинке, изображающей график, угол $\alpha = 45^{ \circ}$; четырёхугольник является квадратом, стороны которого наклонены к горизонтальной оси под углом $45^{ \circ}$. Начальное состояние газа отмечено точкой $a$, расположенной в середине квадрата. Расстояние от точки $a$ до начала координат в $k$ раз больше стороны квадрата. Найдите множество точек изображения лампочки в линзе при таком движении поршня.
Подробнее
Подробнее