Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 1690
2016-12-27 
Если перед фонарем, который освещает падающие одну за другой капли воды, поставить диск с одним или несколькими отверстиями и привести его во вращение, то фонарь будет давать прерывистое освещение капель. Число вспышек будет зависеть от частоты вращения диска и от чиела отверстий в нем. Такой способ освещения называется стробоскопичееким;
oн позволяет наблюдать периодические явления, происходящие со столь большой частотой, что их нельзя наблюдать глазом при обычном освещении. Если подобрать число оборотов диска стробоскопа так, чтобы за время между двумя вспышками капли успевали пролететь путь, равный расстоянию между соседними каплями, то последние будут казаться неподвижными.
Определить нужное для этого число оборотов диска, имеющего два отверстия, если расстояние между каплями $s = 2 см$, а высота, с которой падают капли, $h = 22,5 см$.
Решение:
Если диск стробоскопа, имеющего два отверстия, делает $n$ оборотов в секунду, то общее число вспышек в секунду будет $2n$, а промежуток времени между двумя, вспышками $t_{1} = 1/2n$.
Скорость капель в том месте, где они освещаются стробоскопом, равна
$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 980 \cdot 22,5} = 210 см/с = 2,1 м/с$.
Так как скорость капель велика, а расстояние между каплями мало ($s = 2 см$), то мы можем считать, что это расстояние капля пролетает с постоянной скоростью. Тогда время, за которое капля пройдет путь $s$, равно $t_{2} = s/v = 2/210 с$.
Если капли кажутся неподвижными, то $t_{2} = t_{1}$, т. е. $1/2n = 2/210$. Отсюда получаем искомую частоту вращения диска:
$n = \frac{210}{4} = 52,5 об/с$.
Если за время между двумя вспышками капли успевают пройти путь, равный удвоенному, утроенному и т. д. расстоянию между ними, то они также будут освещаться в одинаковых положениях и казаться неподвижными. Следовательно, число оборотов диска может быть выбрано и в целое число раз меньшим, чем 52,5 об/с. Однако чем меньше число оборотов диска, тем большее время (при данной ширине щели) будет освещаться каждая капля и тем заметнее будет ее перемещение в течение этого времени. Поэтому картина будет становиться менее четкой.
Если перед фонарем, который освещает падающие одну за другой капли воды, поставить диск с одним или несколькими отверстиями и привести его во вращение, то фонарь будет давать прерывистое освещение капель. Число вспышек будет зависеть от частоты вращения диска и от чиела отверстий в нем. Такой способ освещения называется стробоскопичееким;
oн позволяет наблюдать периодические явления, происходящие со столь большой частотой, что их нельзя наблюдать глазом при обычном освещении. Если подобрать число оборотов диска стробоскопа так, чтобы за время между двумя вспышками капли успевали пролететь путь, равный расстоянию между соседними каплями, то последние будут казаться неподвижными.
Определить нужное для этого число оборотов диска, имеющего два отверстия, если расстояние между каплями $s = 2 см$, а высота, с которой падают капли, $h = 22,5 см$.
Решение:
Если диск стробоскопа, имеющего два отверстия, делает $n$ оборотов в секунду, то общее число вспышек в секунду будет $2n$, а промежуток времени между двумя, вспышками $t_{1} = 1/2n$.
Скорость капель в том месте, где они освещаются стробоскопом, равна
$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 980 \cdot 22,5} = 210 см/с = 2,1 м/с$.
Так как скорость капель велика, а расстояние между каплями мало ($s = 2 см$), то мы можем считать, что это расстояние капля пролетает с постоянной скоростью. Тогда время, за которое капля пройдет путь $s$, равно $t_{2} = s/v = 2/210 с$.
Если капли кажутся неподвижными, то $t_{2} = t_{1}$, т. е. $1/2n = 2/210$. Отсюда получаем искомую частоту вращения диска:
$n = \frac{210}{4} = 52,5 об/с$.
Если за время между двумя вспышками капли успевают пройти путь, равный удвоенному, утроенному и т. д. расстоянию между ними, то они также будут освещаться в одинаковых положениях и казаться неподвижными. Следовательно, число оборотов диска может быть выбрано и в целое число раз меньшим, чем 52,5 об/с. Однако чем меньше число оборотов диска, тем большее время (при данной ширине щели) будет освещаться каждая капля и тем заметнее будет ее перемещение в течение этого времени. Поэтому картина будет становиться менее четкой.
