Какие виды сил изучают в динамике? В чем суть принципа независимости действия сил? Приведите основные законы классической динамики

Решение:

∆x*∆px≥ћ, следовательно,

∆xе*me*∆ve≥ ћ

∆xп*mп*∆vп≥ ћ. Тогда  
 

Ответ: неопределенность скорости электрона  равна 

6.3. Что такое «коэффициент полезного действия» тепловых машин?

      Эффективность работы теплового двигателя характеризуется так называемым коэффициентом полезного действия (КПД). Чем меньше энергии в виде теплоты потребляет тепловая машина и чем большую полезную работу совершает машина, тем она эффективней.

     КПД тепловой машины называется величина, численно равная отношению полезной механической работы, совершаемой за один цикл машиной, к теплоте, которая отбирается машиной за цикл от нагревателя:

       КПД = A/Q.

       КПД = (Т1 - Т2)/Т1, Где Т1, Т2 - температуры нагревателя и холодильника.

    КПД всегда меньше единицы.  Соответственно этому КПД выражается  в долях затрачиваемой энергии,  то есть в виде правильной  дроби или в процентах, и  является безразмерной величиной.

Пусть идеальный газ  совершает работу по циклу Карно от Т₁ = 500К до Т₂ = 300К. Определите количество теплоты, отданное газом холодильнику при изотермическом сжатии и к.п.д. цикла, если работа расширения равна 2 кДж. 

По формуле  КПД=( Т1 - Т2 ) / T1  , определим КПД.  
КПД=( 500-300) / 500=0,4. По другой формуле КПД. КПД=А / Q1 , учитывая, что  
Q1=A+Q2 , получим КПД=А / (A+Q2) , выразим Q2.  
Q2=( А - КПД*А) / КПД . Q2=( 2000 - 0,4*2000) / 0,4=3000Дж.  
КПД=0,4 ( 40%) , Q2=3000Дж.

7.3.Чем  отличается принцип  относительности  Эйнштейна от принципа  относительности Галилея? В чем состоят постулаты Эйнштейна? Приведите примеры из практики, демонстрирующие справедливость первого постулата специальной теории относительности. Почему мы не ощущаем непосредственно эффектов теории относительности?

   Различают принцип относительности Эйнштейна  и принцип относительности Галилея. Принцип относительности Эйнштейна — фундаментальный физический принцип, согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчета протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения. Принцип относительности Галилея утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики. Эйнштейн расширил рамки принципа относительности Галилея, распространив его на любые физические явления, в том числе и на электромагнитные

    В основу специальной теории  относительности Эйнштейна легли  два постулата, т.е. утверждения,  которые принимаются за истинные  в рамках данной научной теории без доказательств.

1   постулат Эйнштейна или принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению ко всем инерциальным системам отсчета. Все физические, химические, биологические явления протекают во всех инерциальных системах отсчета одинаково.

2  постулат или принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме постоянна и одинакова по отношении» к любым инерциальным системам отсчета. Она не зависит ни от скорости источника света, ни от скорости его приемника. Ни один материальный объект не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Более того, пи одна частица вещества, т.е. частица с массой покоя, отличной от нуля, не может достичь скорости света в вакууме, с такой скоростью могут двигаться лишь полевые частицы, т.е. частицы с массой покоя, равной нулю.

Примеры: 1.Если космический корабль с большой скоростью проносится мимо, то неподвижному наблюдателю его длина кажется короче.

2.Когда быстро движущийся автомобиль проезжает мимо, издавая звук, например, сирену или просто звуковой сигнал, слышно, что при приближении высота звука выше, потом, когда автомобиль поравняется, резко понизится и далее, при удалении, автомобиль будет сигналить на более низкой ноте. 

8.3. Опишите процессы  возникновения структур  из хаоса в неорганической и живой материях. Сформулируйте условия их образования, приведите примеры из разных областей естествознания. Поясните понятие «детерминированный хаос».

Исходным  материалом для образующихся структур является хаос. Он характеризуется неповторяемостью отклонений от среднего, самих возмущений или их последовательности. Диссипативные процессы и рассеяние представляют собой макроскопические проявления хаоса на микроуровне. Хаос по определению представляет собой отсутствие порядка, закономерностей, массовых движений частиц. Хаос выполняет три основные функции: обеспечивает начало формирования новых структур, разрушение структуры при ее приближении к идеалу, переключение режимов структур с эволюции на инволюцию и наоброт

В первом случае хаос обеспечивает достаточное разнообразие состояний, скоростей и направлений движения частиц среды, чтобы обеспечить попадание хотя бы некоторых в устойчивые состояния и формирование центров сгущения

Тот же хаос пытается разрушить структуру  флуктуациями. Если флуктуация достаточно велика, он этого добивается. Если флуктуация мала, система вернется к прежней равновесной структуре, “ скатится “ на тот же аттрактор. Процесс при слабых флуктуациях будет иметь статистический характер

Хаос  может спасти сложную структуру от грозящего ей распада, если за счет хаоса вовремя произошел переброс системы из режима гармонизации структуры в противоположный режим. Движение к центру сменяется растеканием, разбеганием от центра, усложнение и структурирование – упрощением и сглаживанием неоднородностей.          

  Условия  образования структур:

      1) открытость системы;

    2) ее нахождение вдали от равновесия;

    3) наличие флуктуации.

    Чём сложнее система, тем более  многочисленны типы флуктуации, угрожающих ее устойчивости. Но  в сложных системах существуют связи между различными частями. От исхода конкуренции между устойчивостью, обеспечивающейся связью, и неустойчивостью из-за флуктуации, зависит порог устойчивости системы.

    Примеры структур:электрон,кристаллы,планеты.

    Детерминированный хаос- явление в теории динамических систем, при котором поведение нелинейной системы выглядит случайным, несмотря на то, что оно определяется детерминистическими законами.

     Как сместится  равновесие в системе  N₂(г) + 3H₂(г) « 2HN_3,(г), если уменьшить давление?

Ответ: Равновесие в системе N₂(г) + 3H₂(г) « 2HN_3,(г) сместится влево.

9.3. Чем доказывается  единовременное происхождение  тел Солнечной  системы? Поясните  проблемы происхождения  и эволюции Земли.  В чем суть гипотез  тектоники литосферных плит, дрейфа континентов? Какой процесс служит основной движущей силой геотектонической активности нашей планеты?

    Наиболее вероятно, что Солнце и планеты сформировались из единого сжимающегося облака. В центральной его части, где плотность и температура были выше, сохранились только тугоплавкие вещества, а на периферии сохранились и летучие; этим объясняется градиент химического состава. Планеты смещаются по отношению к Солнцу в одной фазе, т.е. одновременно, пропорционально массам получив запас кинетической энергии и скорость, они примерно одновременно достигают максимального удаления, затем почти одновременно начинают движение вспять.

    Земля образовалась около 4,5 млрд. лет назад. В процессе формирования  Земли из частиц протопланетного  облака постепенно увеличивалась ее масса. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля все сильнее разогревалась. При ударах на ней возникали кратеры, причем выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть земного тяготения и падало обратно.  
     Чем крупнее были падавшие объекты, тем сильнее они нагревали Землю. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела. А так как основная масса на этом этапе поставлялась планете телами размером в несколько сот километров, то энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучиться в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100-1000 км могла приблизится к точке плавления. Дополнительное повышение температуры, вероятно, вызвал распад короткоживущих радиоактивных изотопов.

      Предположительно ядро образовалось за несколько сот миллионов лет. При постепенном остывании планеты богатый никелем железоникелевый сплав, имеющий высокую температуру плавления, начал кристализовываться - так (возможно) зародилось твердое внутреннее ядро. К настоящему времени оно составляет 1,7% массы Земли. В расплавленном внешнем ядре сосредоточено около 30% земной массы.

    Основные закономерности геологического  развития Земли:

    1. Цикличность (периодичность) геологических  процессов.

    2. Направленность геологического  развития

      Впервые для объяснения механизма и последовательности геотектонических процессов немецким ученым А. Вегенером была предложена гипотеза горизонтального дрейфа континентов. По представлениям Вегенера в конце Палеозоя современные континенты представляли собой один суперконтинент - Пангея. В Мезозое началось дробление этого суперконтинента и перемещение отдельных континентальных глыб в направлении их современного положения (или их дрейф). Образование складчатости объясняется смятием внешних кромок континентов (Кордильеры) или их столкновением (Гималаи). Главным недостатком гипотезы был её описательный характер и отсутствие физического обоснования. Гипотеза горизонтального дрейфа континентов была отвергнута и модернизирована в гипотезу тектоники литосферных плит.

    Тектоника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. При этом в зонах расширения  в результате спрединга (растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.

    Горизонтальное  движение плит происходит за счёт мантийных  теплогравитационных течений — конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру. Движущей силой течения вязкого мантийного вещества непосредственно под корой является перепад высот свободной поверхности мантии между областью подъёма и областью опускания конвекционного потока. Движение плит — следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство.

    10.3. В общих чертах начало образования Солнечной системы напоминает известную небулярную гипотезу Канта-Лапласа. Но, поскольку в изолированной системе момент импульса должен сохраняться, остается неясным, почему планеты, обладающие в сумме 0,13% массы всей системы, имеют 99,5% ее момента импульса. В то же время Солнце, обладающее массой в 99,87% массы системы, вращается столь медленно. Поясните, как современная модель преодолела проблему распределения момента импульса?

    Имеющиеся теоретические модели формирования Солнечной системы указывают, что вначале Солнце вращалось значительно быстрее, чем сейчас. Затем момент импульса от молодого Солнца передался внешним частям Солнечной системы; астрономы полагают, что гравитационные и магнитные силы затормозили вращение Солнца и ускорили движение планет.

Вариант 3

1. Теоретический уровень научного познания связан с…

В. сбором фактов и информации из литературных источников

2. Атомизм Левкиппа  – Демокрита был  основан на идее  устройства мира:

Б. из мельчайших, неделимых и неизменных частиц - атомов, беспорядочно двигающихся в пустоте;

3. Наука отличается  от идеологии лишь  тем, что

А. научные  истины не зависят от интересов определенных слоев общества;