Відповіді до зошита: Стр.44

1. Чи зміняться ємність і заряд конденсатори, якщо для експерименту взяти джерело струму з більшою ЕРС? Якщо зміниться, то як?

Ємність не зміниться, заряд збільшиться. Q = CU, U↑, Q↑

2. Чи зміниться енергія зарядженого конденсатора, якщо для експерименту взяти джерело струму з більшою ЕРС? Якщо зміниться, то як?

Так, енергія збільшиться W = U↑ → W↑.

3. На яку енергію перетворюється енергія зарядженого конденсатора під час його розряджання?

Енергія перетвориться в теплову енергію резистора.

Виявіть свою компетентність

Чому електричні кола, які містять конденсатори, є небезпечними навіть у випадку, коли вони від’єднанні від джерела живлення?

Тому що конденсатори ще якийсь час зберігають заряд, струм від яких може уразити людину.

Експериментальна робота № 1

Дослідження прямолінійного рівноприскореного руху

1. 1) Які види руху ви знаєте?

Криволінійний рух, рівноприскорений рух, прямолінійний рух.

2) Який рух називають рівноприскореним прямолінійним?

Це рух із незмінним прискоренням, тобто рух, під час якого швидкість руху тіла змінюється однаково за будь якій час.

3) За яких умов тіло рухається рівноприскорено прямолінійно?

Якщо на нього ні діють інші тіла

4) Наведіть щонайменше три приклади рівноприскореного прямолінійного руху тіл.

рух потяга, літака, людини, автомобіля.

5) Як рухається тіло, якщо прискорення його руху:

а) напрямлене в бік руху тіла?

Якщо прискорення напрямлене в бік руху тіла, швидкість руху тіла збільшується та тіло розганяється.

б) напрямлене протилежно до руху тіла?

швидкість руху тіла зменшується та його рух сповільнюється.

в) дорівнює нулю?

6) Дайте означення прискорення руху тіла.

Векторну фізичну величину, яка характеризує швидкість зміни швидкості руху тіла й дорівнює відношенню зміни швидкості руху тіла до інтервалу часу, за який ця зміна відбулася, називають прискоренням руху тіла.

Яким символом позначають прискорення?

За якою формулою визначають?

_a =

Які одиниці прискорення в СІ?

метр на секунду в квадраті – м/с²

7) Запишіть формули, за допомогою яких можна визначити переміщення тіла, тіло рухається рівноприскорено прямолінійно.

s_x = ₀t + t² ; sx =

Який вигляд матимуть ці рівняння у випадку, якщо початкова швидкість руху тіла дорівнюватиме нулю?

₀ = 0 s_x = t² ; sx =

8) Запишіть формулу для визначення випадкової похибки прямих вимірювань

∆Хвип =

9) Як позначають абсолютну похибку вимірювання фізичної величини? відносну похибку?

∆Х = ∆Хприл + ∆Хвип

εх = ●100%

2. Кулька, скочуючись похилим жолобом, рухається рівноприскорено. Визначте прискорення руху кульки, якщо вона проходить жолоб завдовжки 1,5 м за 2 с, а початкова швидкість руху кульки дорівнює нулю.

Дано:S = 1,5 мt = 2 c0 = 0 м/ca - ?

х0=0, ∆ = - 0 якщо 0=0, тоді s= a== = = 0,75 Відповідь: a=0,75

3. Які фізичні величини необхідно виміряти, щоб експериментально визначити прискорення руху кульки, і які прилади вам для цього знадобляться.

Фізична величина	Прилад для вимірювання фізичної величини
час руху кульки - tвідстань - s	секундомірмірна стрічка

4. Складіть план проведення експерименту.

1. Закріпити жолоб за допомогою штатива в похилому положенні під невеликим кутом до горизонту.

2. Розташувати кульку на верхньому кінці жолоба і відпустити. За допомогою секундоміра виміряти час t від моменту початку руху кульки та у нижньому кінці жолоба.

3. За допомогою мірної стручки виміряти шлях s, пройдений кулькою за час t.

4. Не змінюючи положення жолоба провести дослід мінімум 5 разів.

5. Обчислити середнє значення модуля прискорення кульки.

Експериментальна робота № 2

Вивчення руху тіла по колу

1) Який рух називають рівномірним рухом по колу?

Рівномірний рух тіла по колу — це такий криволінійний рух, за якого траєкторією руху тіла є коло, а лінійна швидкість руху не змінюється з часом.

2) Чому, навіть якщо тіло рухається по колу рівномірно, його рух — це завжди рух із прискоренням

Криволінійний рух — це зав жди рух із прискоренням: навіть якщо модуль швидкості залишається незмінним, напрямок швидкості

безперервно змінюється.

3)

характеристики рівномірного руху тіла по колу	Символ	Формула	Одиниця СІ
Період обертання	Т	Т =	[T] = 1 c
Обертова частота	n	n =	[n] =
Лінійна швидкість		=	[] =
Доцентрове прискорення	aдоц	aдоц =	[aдоц] =

4) Наведіть три приклади рівномірного руху тіл по колу.

Хвилинна стрілка годинника, бризок краплин води з-під коліс автомобіля, металевих ошурок при заточенні металевих предметів на точильному кругу, політ супутника навкруг Землі, рух світловідбивача на колесі велосипеда.

5) Зобразіть траєкторію руху тіла, що рівномірно рухається по колу, укажіть напрямок руху тіла. Оберіть на рисунку дві будь-які точки траєкторії та зазначте в цих точках напрямки миттєвої швидкості, прискорення і рівно дійної сил, які надають тілу цього прискорення.

2. Трактор рухається з постійною швидкістю. Його колесо діаметром 1,9 м робить 380 обертів за 3 хв 10 с. Визначте період обертання, обертову частоту і кутову швидкість колеса трактора. З якою швидкістю рухається трактор?

Дано:d = 1,9 мN = 380 обt = 3 хв 10с = 190сТ, n, ω - ?

Т = = = = 0,5 cn = = 380/190 = 2 ω = = = 12,56 Відповідь: Т = 0,5 с, n = 2 , ω = 12,56

3. Складіть план проведення експерименту з визначення кінематичних характеристик руху кульки, підвішеної на нитці, яка обертається в горизонтальній площині.

штатив із муфтою та лапкою, нитка завдовжки 50-60 см, аркуш паперу, циркуль, секундомір, кулька, лінійка.

1. Збираємо установку для досліду.

2. На аркуші паперу відмічаємо центр майбутнього кола руху кульки (під кулькою в стані спокою)

3. Придаємо кульки рух по колу та відмічаємо точку відхилення кульки від центру (це буде радіус кола оберту – r).

4. Вимірюємо час за який кулька робить один оберт – t.

5. Розраховуємо кінематичні характеристики руху кульки за формулами.

Експериментальна робота № 3

Дослідження руху зв'язаних тіл

1) Які причини виникнення сили тертя

Сили пружності між нерівностями двох тіл, діють сили міжмолекулярного притягання

2) За якою формулою обчислюють силу тертя ковзання і який її напрямок?

Напрямлена протилежно напрямку відносної швидкості руху тіл.

F_{тертяков} =µN

3) Від чого залежить коефіцієнт тертя ковзання?

µ — коефіцієнт тертя ковзання залежить від матеріалів і якості обробки дотичних поверхонь, незначно залежить від відносної швидкості руху дотичних поверхонь.

2. Брусок масою 150 г починає рух під дією тягарця масою 50 г і проходить зі стану спокою шлях 40 см за 2 с. Зобразіть на рисунку сили, що діють на брусок; на тягарець. Укажіть напрямок прискорення руху кожного тіла. Обчисліть коефіцієнт тертя ковзання.

Дано:m1 = 150 г = 0,15 кгm2 = 50 г =0,05 кгs = 40 см = 0,4 мt = 2 cμ - ?

m1а=T+N+Fтер+m1gm2а =T+m2gox: m1а=T – Fтер; Fтер = μNoy: 0=N-m1g; N=m1g-m2а = T – m2gFтер =T-m1а; T=m2g-m2а;μm1g = m2(g-а)-m1а; S=аt22; а= 2St2 = 2●0,42●2 = 0,2μ = m2g-а-m1аm1g =0,0510-0,2-0,15∙0,20,15∙10 =0,49-0,031,5 =0,31Відповідь: μ=0,31

3. Проаналізувавши задачу та її розв’язання, складіть план проведення експерименту з визначення коефіцієнта тертя ковзання. Запишіть назви приладів, які вам знадобляться.

рулетка, секундомір, нерухомий блок, дерев’яний брусок, важок, міцна нитка.

1. Зібрати установку, виміряйте відстань від тягарця до підлоги.

2. Відпустить брусок і виміряйте час t, через який тягарець торкнеться підлоги.

3. За формулою визначити прискорення руху тягарця.

4. За формулою визначити значення коефіцієнта тертя ковзання.

Експериментальна робота № 4

Визначення центра мас плоскої пластини

1) Яку точку називають центром мас тіла?

точка перетину прямих, уздовж яких напрямлені сили, кожна з яких спричиняє тільки поступальний рух тіла

2) За яких умов центр мас тіла збігається із центром його тяжіння?

Якщо розміри тіла набагато менші від радіуса Землі, то центр мас тіла збігається з центром тяжіння.

3) Укажіть напрямок і точку прикладання сили тяжіння, що діє на кожне з цих тіл, які перебувають у полі тяжіння Землі.

2. 1) Користуючись лише лінійкою, знайдіть побудовою центр тяжіння однорідної пластини

Спочатку розбиваємо пластину на 2 прямокутника та проводимо діагоналі, центри перетинів діагоналей з’єднуємо прямою. Потім розбиваємо пластину на інші 2 прямокутника, та з’єднуємо центри перетинів прямою. Перетин двох прямих що з’єднують центри діагоналей (жовтих) буде центром тяжіння пластини.

2) На горизонтальному столі розташовано два однорідні тіла. Яке з цих тіл більш стійке?

Більш стійкий буде конус, тому що площа опори у конуса та циліндра однакові, але центр тяжіння конуса знаходиться нижче ніж у циліндра, тому воно буде більш стійким.

3) Хлопець масою m1 = 70 кг і дівчина масою m2 = 50 кг вирішили погойдатися на важільній гойдалці, довжина дошки якої становить 4 м. Дівчина сіла на край дошки. На якій відстані від осі обертання гойдалки має сісти хлопець, щоб зручно було гойдатися?

Дано:m1 = 70 кгm2 = 50 кгL = 4 мх - ?

L d2 d1 x d2 = = 2 мУмовою рівноваги буде рівновага моментів сил М1=М2Тоді m1gd1 = m2gd2m1gx = m2gd2 m1x = m2d270кг ● x = 50кг ● 2 м 70x = 100 х = [] = м70x = 100 x = x = 1,43 мВідповідь: на відстані 1,43 м

Експериментальна робота № 5

Дослідження коливань нитяного маятника

1. Дайте відповіді на запитання.

1) Які види коливань ви знаєте? Наведіть приклад коливань кожного виду.

Вимушенні коловинна – коливання дерев під час вітру, коливання води в водоймах, рух поршня в двигунах; вільни коливання – нитяний маятник. Автоколивання – маятниковий годинник. Гармонічні коливання – пружинний маятник.

2) Які коливання називають гармонічними?

Коливання, в ході яких зміщення x тіла, яке коливається, змінюється

з часом t за законом косинуса (або синуса), називають гармонічними коливаннями.

3) За яких умов тіло, підвішене на нитці, можна вважати математичним маятником?

Якщо тіло підвішене на нитці набагато більшою за розмірами тіла, нитка майже невагома та нерозтяжна. Також потрібно гравітаційне поле.

4) За яких умов коливання математичного маятника будуть гармонічними?

Якщо прискорення його руху весь час буде прямо пропорційне зміщенню та напрямлене в бік, протилежний зміщенню.

5) За якими формулами можна визначити період коливань математичного маятника? Запишіть, які фізичні величини входять у ці формули.

Період коливань математичного маятника обчислюють за формулою:

де ℓ — довжина маятника; g — прискорення вільного падіння.

2. Розв’яжіть задачу.

Підвісивши невелике важке тіло на нитці завдовжки 2,5 м, виготовили маятник. Визначте період коливань цього маятника і прискорення вільного падіння в тій місцевості, де розташовано маятник, якщо за 31,6 с він здійснює 10 коливань.

Дано:ℓ = 2,5 мN = 10t = 31,6 cЗнайти:Т - ?, g - ?

Т = = = 3,16 cT = 2 = ; g = = = = 0,99 Відповідь: Т = 3,16 с; g = 0,99

3. Заповніть таблицю.

Проаналізувавши отримані в ході розв’язування задачі формули, запишіть, які фізичні величини необхідно виміряти, щоб експериментально визначити період коливань маятника та прискорення вільного падіння, і які прилади вам для цього знадобляться.

Фізична величина	Прилад для вимірювання фізичної величини
ℓ - довжина нитки маятника	лінійка або мірна стрічка
t – час коливань	годинник або секундомір
N – кількість коливань

4. Складіть план проведення експерименту.

1. Виготовить маятник. Нитка маятника має бути досить довгою.

2. Виміряти довжину маятника (відстань від точки підвісу до центра кульки).

3. Відхилити маятник від положення рівноваги на 5–8 см і відпустіть.

4. Виміряйте інтервал часу, за який маятник здійснює 20 коливань.

5. Повторити дослід ще тричі.

6. Опрацювання результатів експерименту.

Експериментальна робота № б

Дослідження ізопроцесів у газі

І. Дослідження ізотермічного процесу

1. Дайте відповіді на запитання.

1) Які термодинамічні параметри характеризують стан газу?

Стан газу характеризують температура, тиск та об’єм.

2) Який процес називають ізотермічним?

Ізотермічний процес — процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінної температури.

3) За яких умов поведінка реального газу описується тими самими законами, що й ідеального?

За умов що гази розрядженні, тобто звичайні гази які знаходяться за нормальних умов (тиск 760 мм. рт. ст. ≈ 1,01●10⁵ П та температура 0 °С.)

4) Які термодинамічні параметри газу необхідно виміряти для перевірки закону Бойля - Маріотта?

Із закону Бойля — Маріотта, за незмінної температури тиск газу даної маси обернено пропорційний його об’єму, тобто потрібно виміряти об’єм і тиск.

5) За якою формулою визначають гідростатичний тиск? Запишіть назви фізичних величин, що входять у формулу, та їх одиниці в СІ.

p = ρgh

ρ – густина рідини ; g – прискорення вільного падіння, ; h – відстань від точки в об’ємі рідини до вільної поверхні, м.

6) За допомогою якого приладу визначають атмосферний тиск?

Для вимірювання атмосферного тиску використовують ртутний барометр, барометр-анероїд і барограф.

2. Розв’яжіть задачу.

Для дослідження одного з ізопроцесів взяли запаяну з одного кінця скляну трубку. Після того як трубку опустили відкритим кінцем у посудину з водою, виявилося, що різниця рівнів води в посудині й трубці дорівнює Н = 40 см.

1) Який ізопроцес відбувався з повітрям у трубці?

Ізотермічний процес, бо температура не змінюється (змінюється об’єм та тиск)

2) Визначте тиск повітря р₁ і р₂ у трубці відповідно до й після її занурення у воду, якщо атмосферний тиск дорівнює 101 300 Па.

Дано:р0 = 101300 Паh = 40 см = 0,4 мЗнайти:р1, р2 - ?

р1 = р0 = 101300 Паp = ρghр2 = р0 + ρgh = 101300 + 1000●9,8●0,4 = 101300 + 3929 = 105220 ПаВідповідь: р1 = 101300 Па; р2 = 105220 Па

II. Дослідження ізобарного процесу

1. Дайте відповіді на запитання.

1) Який процес називають ізобарним

Ізобарний процес — процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінного тиску.

2) Які термодинамічні параметри газу необхідно виміряти для перевірки закону Ґей-Люссака?

Потрібно виміряти температуру та об’єм.

3) Яке співвідношення пов’язує температуру, виміряну за шкалою Цельсія, з температурою, виміряною за шкалою Кельвіна?

t C = t K – 273,15

4) Яка одиниця температури в СІ?

В СІ температура вимірюється в Кельвінах.

2. Розв’яжіть задачу.

Для дослідження ізобарного процесу взяли запаяну з одного кінця скляну трубку завдовжки 60 см і опустили запаяним кінцем у посудину з гарячою водою. Після того як повітря в трубці нагрілося, відкритий кінець трубки закрили пальцем і занурили у воду кімнатної температури. Потім палець прибрали, дочекалися, поки повітря в трубці охолоне, і, переміщуючи трубку по вертикалі, добилися того, що тиск повітря в трубці зрівнявся з атмосферним. Виявилося, що висота стовпа повітря в трубці зменшилася до 55 см. Визначте температуру холодної води, якщо температура гарячої 77 °С.

Дано:ℓ1 = 55 cmℓ2 = 60 cmT1 = 77 0CЗнайти:T2 - ?

= ;площа поперечного перерізу трубки є незмінною, тому об’єм V повітря в трубці прямо пропорційний висоті l його стовпа: V ~ ℓT2 = == = 70,6 0CВідповідь: температура холодної води 70,6 0С

3. Проаналізувавши задачу та її розв’язання, складіть план проведення експерименту з перевірки закону Ґей-Люссака. Запишіть назви приладів, які вам знадобляться.

1. Зібрати установку для вимірювання.

2. Виміряти температуру гарячої води та висоту водяного стовпа в трубці.

3. Виміряти температуру холодної води та висоту водяного стовпа в трубці.

4. Порівняти відносини об'єму повітря к його температурі до і після охолодження.

Назви приладів: прозора трубка з двома кранами на кінцях; лабораторний термометр; вимірювальна стрічка; зовнішній стакан калориметра; посудину з теплою водою; посудину з холодною водою.

Експериментальна робота № 7

Вимірювання вологості повітря

1. Дайте відповіді на запитання.

1) Що називають абсолютною вологістю повітря?

Це величина яка характеризує вміст водяної пари в повітрі та чисельно дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м³ повітря.

2) Що називають відносною вологістю повітря?

Це величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості до густини насиченої водяної пари за даної температури.

3) Яка будова психрометра?

Він складається з двох термометрів: один сухий, другий обгорнутий вологою тканиною. Через різницю температур, визначається відносна вологість повітря.

4) Як визначити відносну та абсолютну вологість повітря за допомогою психрометра?

Визначається різниця температур між сухим та вологим термометром. Потім знаючи різницю температур за допомогою психрометричної таблиці визначаємо відносну вологість. Знаючи відносну вологість легко визначити абсолютну вологість за формулою ρа = ρн.п

5) При якому значенні відносної вологості повітря покази обох термометрів психрометра будуть однаковими? Відповідь обґрунтуйте.

При значенні φ = 100%. Це означає що повітря насичено парою на 100%, тому вода з другого термометру не випаровується і він показує таку ж саму температуру як і сухий термометр.

6) Що називають точкою роси?

Температуру, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою, називають точкою роси.

7) Як обчислити абсолютну похибку вимірювання температури, якщо її пряме вимірювання проводилося один раз?

∆Х = ∆Хприл + Х

2. Запропонуйте метод вимірювання відносної вологості повітря, у якому не використовується психрометр. Виконайте рисунок експериментальної установки.

І спосіб:

Охолоджуємо стакан з водою в холодильнику до температури 3-5 ⁰С. Вимірюємо температуру повітря в приміщенні t1 та визначаємо для неї ρн.п. Дістаємо стакан з холодною водою і опускаємо в нього термометр. Заміряємо температуру t2 при якій на стінках склянки почне утворюватися роса. Тобто ρа = ρн.п Визначаємо для температури води ρн.п Потім за формулою φ = 100% визначаємо вологість.

ІІ спосіб:

Виміряти температуру протягом 10 хвилин звичайним термометром, і записати дані. Взяти шматочок тканини, намочити у воді кімнатної температури і акуратно обмотати нижню частину термометра. Обдувати за допомогою вентилятора термометр до тих пір, поки температура в ньому не перестане падати. Дані також записати. Відняти показання вологого приладу з сухого, різницю записати. Використовуючи Психрометричний таблицю визначити показник вологості.

Експериментальна робота № 8

Вимірювання поверхневого натягу рідини

1. Дайте відповіді на запитання.

1) У чому причина поверхневого натягу рідини?

На поверхні рідини на її молекули діють сіли взаємодії як молекул рідини, так ї молекул газу (повітря). Тому ці молекули мають надлишкову потенціальну енергію, яка залежить від площини рідини.

2) Запишіть формулу для визначення поверхневого натягу рідини, якщо відомі сила поверхневого натягу Fпов і довжина ℓ контуру, перпендикулярно до якого діє ця сила.

σ =

3) Які одиниці поверхневого натягу в СІ?

σ =1

4) Від яких факторів залежить поверхневий натяг рідини?

1) від природи рідини; 2) від температури рідини; 3) від наявності в складі рідини поверхнево активних речовин; 4) від властивостей газу, з яким рідина межує.

2. Розв’яжіть задачу.

Для визначення поверхневого натягу води використали піпетку з діаметром вихідного отвору 2 мм. У мензурку накапали 85 крапель води загальним об’ємом 4 см³. За даними експерименту визначте поверхневий натяг води.

Дано:d = 2 мм = 2⋅10-3 мn = 85V = 4 см3 = 4⋅10-6 м3ρ = 1000 Знайти:σ - ?

|пов| = |m_g|OY: Fпов – mg = 0Fпов = σ ⋅ ℓ; σ = ; ℓ = 2r = dmв = ρ⋅V; mк = = ;σ = = = = = 0,074 = 74 Відповідь: поверхневий натяг води 74

3. Проаналізувавши відповіді на запитання задачі, запишіть, які фізичні величини необхідно виміряти, щоб експериментально визначити поверхневий натяг води, і які прилади вам для цього знадобляться.

Фізична величина	Прилад для вимірювання фізичної величини
Об’єм	Мірний стакан
Діаметр	штангенциркуль

Експериментальна робота № 9

Вимірювання енергії зарядженого конденсатора

1. Дайте відповіді на запитання.

1) Що називають конденсатором

Пристрій, що являє собою систему з двох провідних обкладок, розділених шаром діелектрика, товщина якого є  малою порівняно з розмірами обкладок, називають конденсатором.

2) Як позначають конденсатор на електричних схемах?

3) Які види конденсаторів ви знаєте? За якими ознаками їх класифікують?

- за призначенням — незмінної та змінної ємності;

- за формою обкладок — плоскі, сферичні, циліндричні та ін.;

- за типом діелектрика — повітряні, паперові, слюдяні, керамічні, електролітичні та ін.

4) Яку характеристику зарядженого конденсатора можна розрахувати за допомогою виразу ?

енергія Wp зарядженого до напруги U конденсатора

2. Розв’яжіть задачі.

1) Під час дослідження розряджання конденсатора було побудовано графік залежності I(t) — сили струму розряджання конденсатора від часу. Який заряд мав конденсатор у момент початку спостереження? Для розв’язання задачі скористайтеся тим, що площа фігури, обмеженої осями та графіком залежності І(t), відповідає заряду конденсатора в момент початку спостереження. Площу фігури обчисліть за Допомогою методу палетки.

Метод палетки: S = (ЧПК + 0,5●ЧНК) ● Ц

де: ЧПК - число повних клітин; ЧНК - число неповних клітин; Ц - ціна площі однієї клітини палетки.

Ц = 20●10 = 200 мкКл

S = (24 + 0,5●14)●200 = 24●7●200 = 33600 мкКл = 33,6 мКл

2) Яка енергія зарядженого до напруги 4 В конденсатора, якщо його заряд дорівнює 4 мКл?

Дано:U = 4 Bq = 4 мКл = 4●10-3 Кл Знайти:Wр - ?

Wр = = = 2●4●10-3 = 8●10-3 Дж = 8 мДжВідповідь: енергія зарядженого до напруги 4 В конденсатора 8 мДж.