Элементы квантовой механики Кинематика примеры задач Молекулярные спектры Полупроводники Ядерная физика Лекции и задачи по физике Лабораторные работы Примеры расчета типовых задач Расчетно-графическая работа

Понятие о ядерной энергетике Большое значение в ядерной энергетике приобретает не только осуществление цепной реакции деления, но и управление ею. Устройства, в которых осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления, называются ядерными реакторами. Пуск первого реактора в мире осуществлен в Чикагском университете (1942) под руководством Э. Ферми, в России (и в Европе) — в Москве (1946) под руководством И. В. Курчатова.

5.4. Лыжник спускается с горы длиной 180 м. Сколько времени займет спуск, если ускорение лыжника равно 0,5 м/с2, а начальная скорость 4 м/с? {20с}

5.5. Тело начинает двигаться равноускоренно вдоль некоторой оси с начальной скоростью 10 м/с. Какой должна быть величина ускорения, чтобы за 2 с оно сместилось на 10 м относительно начальной точки движения? {5 м/с2}

5.6. Торможение поезда метро началось на расстоянии 200 м от станции. На каком расстоянии от станции окажется поезд, идущий со скоростью 30 м/с, через 7 с после начала торможения с ускорением 5 м/с2? {112,5 м}

5.7. За две секунды движения тело прошло путь 20 м, при этом его скорость, не меняя направления, увеличилась в 3 раза по сравнению с первоначальной. Определить ускорение тела. {5 м/с2}

5.8. За одну секунду движения тело прошло путь 10 м, при этом его ско­рость, не меняя направления, увеличилась в 4 раза по сравнению с первоначаль­ной скоростью. Каково было ускорение тела? {2 м/с2}

5.9. Двигаясь с ускорением 0,5 м/с2, тело на пути 60 м увеличило свою ско­рость в 4 раза. Найдите начальную скорость тела. {12м/с}

5.10. Известно, что точка за 10 с прошла 30 м, причем ее скорость увеличилась в 5 раз. Определить ускорение, считая его постоянным. {0,4 м/с2}

Задача 6.1.

Тело, двигаясь равноускоренно с начальной скоростью V0, приобретает, пройдя некоторое расстояние, скорость V2. Какова была скорость тела V1, когда оно прошло половину этого расстояния.

Дано:

Решение.

Применим к решению этой задачи формулу . Учитывая, что начальные условия имеют вид: (см. рисунок 10) запишем ее для двух точек (см. рис): для точки с координатой : , и точки с координатой : Подпись: Рисунок 10.

Из двух последних уравнений после преобразований имеем: .

Ответ: .

Задача 6.2.

Двигаясь равноускоренно, тело проходит за 5 с расстояние 30 см, а за следующие 5 с – 80 см. Определить начальную скорость и ускорение тела.

Дано:, , , ; - ?, - ?

Подпись: Рисунок 11Решение: Уравнение движения тела , с учётом начальных условий , , , получим зависимость координаты тела от времени:. Рассмотрим точку 1. В момент времени координата точки равна , в момент времени . Получили систему уравнений с неизвестными и , решая которую получим:

. .

Ответ: 0,01 м/с, 0,02 м/с2.

Задача 6.3.

Автомобиль, трогаясь с места и двигаясь равноускоренно, первый километр прошел за 6 мин. За какое время он проедет второй километр пути?

Дано: ,, .

Решение.

Подпись: Рисунок 12Движение автомобиля прямолинейное равноускоренное. Совместим начало оси Х с начальной точкой движения. Начальная координата , проекция начальной скорости на ось (по условию задачи), проекция ускорения на ось ОX: . Таким образом, координата автомобиля зависит от времени по закону:. На траектории движения автомобиля нас будут интересовать две точки 1 и 2. Обозначим интервал времени, в течение которого автомобиль проходит второй километр пути . Тогда показание часов в точке 2 будет равно , а координата точки 2 будет равна . Тогда для точки 1 имеем: ,а для точки 2: . Выполнив преобразования, получим: .

Ответ: 149,4 с.

6.2. Двигаясь равноускоренно без начальной скорости, тело, пройдя некоторое расстояние, приобрело скорость 14 м/с. Чему была равна скорость тела, когда оно прошло половину этого расстояния? {10 м/с}

6.3. Тело, двигаясь равноускоренно с начальной скоростью 1 м/с, приобретает, пройдя некоторое расстояние, скорость 7 м/с. Какова была скорость тела, когда оно прошло половину этого расстояния. {5 м/с}

6.4. Пуля, летящая со скоростью 141 м/с, попадает в дерево и проникает на максимальную глубину 6 см. Определить скорость пули на глубине 3 см. Движение пули считать равнозамедленным. {100 м/с}

6.5. При торможении от скорости 40 км/ч до полной остановки автомобиль прошел путь 16 м. Какой путь пройдет этот автомобиль на той же дороге при снижении скорости от 100 км/ч до 60 км/ч? Считать, что ускорение при торможении постоянно и одинаково в обоих случаях. {64 м}

6.6. С какой скоростью надо бросить камень вдоль горизонтальной поверхности катка, чтобы он, скользя с ускорением 0,5 м/с2, остановился на расстоянии 100 м от начального положения? {10 м/с}

6.7. Через 4 с после начала торможения скорость автомобиля была вдвое меньше начальной. Через сколько секунд от начала торможения, скорость автомобиля будет в четыре раза меньше начальной. {6 c

6.8. При взлете разбег самолета длится 25 с. Определить путь, пройденный самолетом по взлетной полосе, если, пройдя ¾ длины разбега, самолет приобрел скорость 51 м/с. Ускорение самолета считать постоянным. {736 м}

6.9. Тело, двигаясь с постоянным ускорением, за первые 2 с прошло 16 м, а за следующие 2 с прошло 8 м. Определить начальную скорость и ускорение тела. {10 м/с, 2 м/с2}

6.10. При равноускоренном движении тела без начальной скорости путь, пройденный телом за 5-ю секунду больше пути, пройденного за 1-ю секунду на 10 м. Определить ускорение тела. {2,5 м/с2}

6.11. За пятую секунду равнозамедленного движения тело проходит путь 5 м и останавливается. Определить начальную скорость и ускорение тела. {50 м/с, 10 м/с2}

6.12. Тело, двигаясь равноускоренно, за первые 5 с своего движения прошло расстояние 100 м, а за первые 10 с – расстояние 300 м. Определить начальную скорость тела. {10м/с}

6.13. Зa первую секунду равноускоренного движения тело проходит путь равный 1м, а за вторую - 2м. Определить модуль на­чальной скорости тела. {1м/с}

6.14. Тело, скатывающееся с наклонной плоскости с некоторой начальной скоростью, за первые 3с проходит 2 м, а в последующие три секунды 4 м. Считая движение равноускоренным, определите начальную скорость тела. {1/3 м/с}

6.15. Тело, движущееся прямолинейно, пройдя путь 3 м приобретает скорость 4 м/с, а пройдя еще 4 м приобретает скорость 6 м/с. Определить начальную скорость тела, считая движение равноускоренным. {1 м/с}

6.16. Шарик, пущенный вверх вдоль наклонной плоскости, проходит последовательно два равных отрезка длиной L каждый и продолжает двигаться дальше. Первый отрезок шарик прошел за t с, второй за 3t с. Найти скорость шарика в конце первого отрезка пути. {5L/6t}

6.17. Автомобиль, трогаясь с места и двигаясь равноускоренно, первый километр прошел за 6 мин. За какое время он проедет второй километр пути? {2,49 мин}

6.18. Тело, двигаясь из состояния покоя, проходит 10 м и приобретает скорость 2 м/с. Чему будет равна скорость тела, после того как тело пройдет еще 20 м. Ускорение остается все время постоянным. {3.46 м/с}

6.19. На последнем километре пути скорость поезда уменьшилась на 10 м/с. Определить изменение скорости на предпоследнем километре пути. Движение по прямой равнозамедленное. {4 м/с}

Молярная СV и удельная сV теплоемкости связаны соотношением:

.  (2.1.2)

Молярная теплоемкость при постоянном объеме:

,  (2.1.3)

где i – число степеней свободы.

Из (2.1.2) и (2.1.3) следует, что

. (2.1.4)

Молярную массу газа найдем из уравнения Менедлеева-Клапейрона, характеризующего начальное состояние газа:

, (2.1.5)

.  (2.1.6)

Подставим (2.1.6) в (2.1.4), а затем полученное выражение подставим в (2.1.1):

, (2.1.7)

,  (2.1.8)

. (2.1.9)

Проверим размерность: 

.

Подставим в (2.1.9) числовые данные и получим значение Q:

.

Ответ: количество теплоты Q=41кДж.

Цепные реакции делятся на управляемые и неуправляемые. Взрыв атомной бомбы, например, является неуправляемой реакцией. Чтобы атомная бомба при хранении не взорвалась, в ней U (или Pu) делится на две удаленные друг от друга части с массами ниже критических. Затем с помощью обычного взрыва эти массы сближаются, общая масса делящегося вещества становится больше критической и возникает взрывная цепная реакция, сопровождающаяся мгновенным выделением огромного количества энергии и большими разрушениями. Взрывная реакция начинается за счет имеющихся нейтронов спонтанного деления или нейтронов космического излучения. Управляемые цепные реакции осуществляются в ядерных реакторах
Работа асинхронной машины при вращающемся роторе