Пщн бойынша о›ыту ба“дарламасы (Syllabus)


ТЩжірибелік саба›тардыЈ тізімі жЩне мазм±ны



жүктеу 0.82 Mb.
бет2/3
Дата07.03.2018
өлшемі0.82 Mb.
1   2   3

6.ТЩжірибелік саба›тардыЈ тізімі жЩне мазм±ны

№Та›ырыптардыЈ аталуыЖоспарТапсырмалар12341МеханикаМатериялы› нЇктеніЈ кинематикасы§1.2-15, §1.26-36, §1.55-61МатериялынЇктеніЈ динамикасы. Механикадаы кЇштер§2.1-13, §2.34-43љатты дененіЈ механикасы.§3.8-18, §3.20-26Ж±мыс, куат, энергия.§2.57-66, §4.60-672Молекулалы› физика жЩне термодинамика.



Идеал газдыЈ тЩжірибелік заЈдары. МКТ негіздері.§8.1-8, §9.12-22, §10.6-12ТермодинамиканыЈ негізгі заЈдары.§11.16-22,11.53-57, §11.36-44На›ты газдар. Тасымалдау ›±былыстары§10.60-72, §12.3-15, §12.45-543

Электр Кулон заЈы. Электростатикалы› йріс. Кернеулік. Потенциал. Электр йрісініЈ ж±мысы.§13.1-13.8, §15.2-8, 13-1,3,5,7,9,10,11,12

14.1-11, 21-27, 39-51

17-1,3,11,13,17Электрсыйымдылы“ы. Электр йрісініЈ энергиясы. Т±ра›ты ток заЈдары.§19.1-8, §19.19-23

Есеп шы“ару Їлгілері
Механика

1-мысал. Дене 3,13 м/сек бастап›ы жылдамды›пен тік жо“ары ла›тырылды. Осы дене жолыныЈ жо“ар“ы нЇктесіне жеткен кезде, сондай бастап›ы жылдамды›пен, екінші дене ла›тырылды. Денелер бір нЇктеден ла›тырылса, ауаныЈ кедергісін ескермей, денелердіЈ ла›тыру нЇктесінен ›андай ара›ашы›ты›та кездесетінін аны›таЈыз.

1-сурет

Шешуі. а) Берілген жа“дайдыЈ сызбасын жасаймыз (1-сурет). Сызбада денелердіЈ ›оз“алу траекторияларын белгілейміз. Сана› басын О нЇктесінде таЈдап, денелердіЈ бастап›ы жылдамды›тарын 0, кездескен биіктігін Н, жЩне кездескенге дейінгі денелер ›оз“алысыныЈ t1 жЩне t2 уа›ытын кйрсетеміз. (Сызба аса кЇрделі болмау Їшін, денелердіЈ кездескендегі жылдамды›тары кйрсетілмеген)

Щ) Тік жо“ары ла›тырыл“ан дененіЈ орын ауыстыру формуласы, ›оз“алыстыЈ кез келген мезеті Їшін, сана› нЇктесінен кйтерілген биіктікті аны›тау“а мЇмкіндік береді, сонды›тан бірінші дене Їшін ›оз“алыс теЈдеуі келесі тЇрде жазылады:



;

екінші дене Їшін: .

Бірінші дене максимал биіктікке кйтерілген уа›ыттан кейін екінші дененіЈ ла›тырылу шартынан, Їшінші теЈдеуді аламыз:

.

ТеЈдеулер жЇйесін есептеп, келесіні аламыз:



.

2-мысал. ЖердіЈ жасанды серігі Жер бетінен 1600 км биіктікте экватор жазы›ты“ында орналас›ан орбита бойымен ›оз“алу Їшін, ол ЖердіЈ бетіне ›атысты ›андай жылдамды››а ие болу керек? ЖердіЈ радиусын 6400 км деп есептеЈіз, оныЈ бетіндегі еркін тЇсу Їдеуі g=9,8 м/с2.

Шешуі. Егер серікке Щсер ететін Щлем денелерініЈ тарту кЇшін, жЩне ортаныЈ кедергісін ескермесек, онда серіктіЈ ›оз“алысы кезінде серікке жердіЈ Р тарту кЇші “ана Щсер етеді.

ЖердіЈ тарту кЇшініЈ Щсерінен серік бір ›алыпты шеЈбер бойымен ›оз“алады, ендеше, б±л кЇш жылдамды› векторыныЈ ба“ытын “ана йзгертеді, жЩне центрге тарт›ыш кЇш болып табылады. ДинамиканыЈ екінші заЈына сЩйкес

(1)

м±нда“ы m-серік массасы, h-оныЈ Жер бетінен кйтерілген биіктігі, υ1-ЖердіЈ центріне ›атысты серіктіЈ жылдамды“ы.

НьтонныЈ екінші теЈдеуіндегі Р ауырлы› кЇшін бЇкіл Щлемдік тартылу заЈын ›олданып, ашу керек:

(2)

Егер осындай типті есептерде ЖердіЈ массасы кездессе, келесі формуланыЈ кймегімен ЖердіЈ массасын жойып, есептеуді ы›шамдау“а болады:



(3)

СеріктіЈ Жерге ›атысты жылдамды“ы:



(4)

м±нда“ы υ0-ЖердіЈ экваторында“ы нЇктелердіЈ сызы›ты› жылдамды“ы. ЖердіЈ радиусын жЩне оныЈ тЩуліктік айналу периодын Т білсек, соЈ“ысын келесі ›атыстан аны›таймыз



(5)

(4) теЈдеудегі оЈ немесе теріс таЈбасы серіктіЈ шы“ыстан батыс›а, немесе батыстан шы“ыс›а ба“ытталып жіберілуіне байланысты алынады.

(1)-(5) теЈдеулері алты белгісіз шама“а ие: Р, m,Мж, υ0, υ1 жЩне υ0.

ЖЇйені серіктіЈ жылдамды“ына ›атысты есептеп, келесіні аны›таймыз:



Алын“ан йрнекке мЩндерін ›ойып, келесіні аламыз:



км/с жЩне км/с.

Осылайша, ЖердіЈ жасанды серіктерін батыстан шы“ыс›а ба“ыттап ±шыру, керісіншіге ›ара“анда жеЈіл.

3-мысал. °зынды“ы l жЩне массасы М ›айы› тыны› суда т±р. Массалары m1 жЩне m2 балы›шылардыЈ біреуі ›айы›тыЈ алдыЈ“ы бйлігінде, ал екіншісі ортаЈ“ы бйлігінде отыр. Егер балы›шылар орындарымен ауысса, ›айы› ›анша“а орын ауыстырар еді? СудыЈ кедергісін ескермеЈіз.

Шешуі. Егер судыЈ кедергісін ескермесек, онда ›айы›-балы›шылар жЇйесін т±йы›тал“ан деп ›арастыру“а болады, себебі о“ан Щсер ететін сырт›ы кЇштер йзара теЈгерілген.

Бастап›ыда толы› жЇйе тынышты›та т±рады, жЩне денелердіЈ ›оз“алыс мйлшерлерініЈ ›осындысы нольге теЈ болады. љоз“алыс мйлшерініЈ са›талу заЈына сЩйкес, м±ндай жЇйеде ›андай болмасын орын ауыстырулар басталса да, ›оз“алыс мйлшерлерініЈ векторлы› ›осындысы нольге теЈ болу керек. Сонды›тан, балы›шы ›айы› бойымен орын ауыстыра бастаса, ›айы› о“ан ›арсы ›оз“алыс›а келеді.

υ1 — бірінші балы›шыныЈ ›айы››а ›атысты жылдамды“ы, ал υ2 — ›айы›тыЈ, осы балы›шы ›оз“алысы кезінде, алатын жылдамды“ы болсын. Онда судыЈ ›оз“алысын ескермей, келесіні аламыз:



љоз“алыс мйлшерініЈ са›талу заЈыныЈ теЈдеуін ›±р“ан кезде, ›оз“алмайтын сана› денесіне (біздіЈ жа“дай Їшін су“а ›атысты) ›атысты Щр›ашан денелердіЈ абсолют жылдамды›тарын алу керек екендігін естеріЈізге салайы›. Балы›шыныЈ абсолют жылдамды“ы оныЈ салыстырмалы жылдамды“ы мен ›айы›тыЈ жылдамды“ыныЈ айырымына теЈ екендігі аны›. υ1 жылдамды“ы міндетті тЇрде υ1› жылдамды“ынан арты› болу керек, себебі кері жа“дай ›оз“алыс мйлшерініЈ са›талу заЈына ›айшы келеді.

Адам мен ›айы› бір мезгілде ›оз“алатынды›тан, жЩне балы›шыныЈ ›оз“алысыныЈ басы мен соЈында сЩйкесінше жылдамды› алуы мен а›ырындауына ж±мсалатын уа›ыт аз бол“анды›тан, былай жазу“а болады:

жЩне

м±нда“ы t жЩне x — сЩйкесінше ›айы›тыЈ ›оз“алу уа›ыты жЩне осы уа›ытта“ы орын ауыстыруы. Жо“арыда айтыл“андарды ескере отырып, ›оз“алыс мйлшерініЈ са›талу заЈыныЈ теЈдеуін тймендегідей жазу“а болады:



(1)

Жо“арыда жасал“ан т±жырымдар“а ±›сас, екінші балы›шыныЈ ›оз“алыз теЈдеуін ›±рамыз. Егер екінші балы›шыныЈ ›оз“алысы кезіндегі ›айы›тыЈ ы“ысуын у ар›ылы белгілесек, онда



(2)

љайы›тыЈ ›орытынды ы“ысуы келесі айырым“а теЈ болады:



(3)

(1)-(3) теЈдеулерін шешіп, келесіні аламыз:





4-мысал. Массасы 3 т ±ша› ±шу Їшін 360 км/са“ жылдамды››а ие болу керек, жЩне 600 м жол жЇру ›ажет. °ша›тыЈ ±шуы Їшін моторыныЈ ›ажетті минималды ›уатын аны›таЈыз. љоз“алыс›а кедергі кЇшін нормаль ›ысым кЇшіне пропорционал деп ›арастырыЈыз, орташа кедергі коэффициенті 0,2. °ша›тыЈ ±шар алдында“ы ›оз“алысы бір›алыпты Їдемелі болады.

Шешуі. Есепте ±ша›тыЈ ауа“а кйтерілген кездегі мотордыЈ лездік ›уатын аны›тау ›ажет. Осы ›уат ±ша›тыЈ Жерден ауа“а кйтерілуі Їшін ›ажетті жылдамды“ын алу“а мЇмкіндігі болатын минималды ›уат болып (1)

°ша›тыЈ ±шу“а дайынды“ы кезінде оныЈ винтіне тасымалданатын ауа жа“ынан Fт тарту кЇші Щсер етеді, сонымен ›атар ±ша››а Р ауырлы› кЇші, тіреудіЈ нормаль реакция кЇші, жЩне есептіЈ шарты бойынша, fР Їйкеліс кЇші Щсер етеді. НьютонныЈ екінші заЈына сЩйкес

(2)

°ша›тыЈ ауа“а кйтерілу кезіндегі υ жылдамды“ы жЩне s жЇріп йткен жолы белгілі бол“анды›тан, ±ша›тыЈ Їдеуін келесі формуладан аны›тау“а болады:



(3)

(1) — (3) теЈдеулерінен белгісіз Fт жЩне а шамаларын жою ар›ылы, минималды ›уат Їшін формула аламыз:





5-мысал. Массасы 784 т поезд кйлбеулікпен ›оз“ала отырып, 50 с уа›ытта жылдамды“ын 18 км/са“ жеткізеді. Кедергі коэффициенті 0,005, кйлбеулік 0,005. Кедергі кЇшін нормаль ›ысым кЇшіне пропорционал деп есептеп, локомотивтіЈ орташа ›уатын аны›таЈыз.

Н±с›ау. Кйлбеулік деп жазы›ты›тыЈ кйлбеулік биіктігініЈ оныЈ ±зынды“ына ›атынасы аталады; кйлбеулік- м±нда“ы α — жазы›ты›тыЈ горизонтпен жасайтын б±рышы.

Шешуі. ЛокомотивтіЈ тарту кЇшініЈ орташа ›уатын келесі формуламен аны›тау“а болады:

(1)

Тарту кЇшін НьютонныЈ екінші заЈынан аны›тау“а болады. Оны ›±ру Їшін поез“а Щсер ететін кЇштерді белгілейміз (2-сурет): рельс тарапынан болатын тарту кЇшін Fт (тарту кЇші болып дйЈгелекпен рельстіЈ ілісу кЇші табылады), ауырлы› кЇшін Р, тіреудіЈ нормаль реакциясын Q жЩне ›оз“алыс›а кедергі кЇшін Fк.




2-сурет

Ауырлы› кЇшін жЩне ›±раушыларына жіктеп, динамиканыЈ негізгі теЈдеуін ›±рамыз:



немесе (2)

себебі

Кинематика формулалары келесіні береді:



(3)

  1. — (3) теЈдеулер жЇйесін Nор ›атысты шешіп, келесіні аламыз:

квт.


  1. Молекулалы› физика жЩне термодинамика


1 мысал. Кйлемі V=10 л баллонда“ы гелийдіЈ ›ысымы p1 = 1 МПа жЩне температурасы T1=300 К. Баллоннан m=10 г гелий шы“аннан кейін баллонда“ы температура T2=290 К-ге дейін тймендеді. Баллонда ›ал“ан гелийдіЈ ›ысымын аны›тау керек.

Шешуі. Есепті шы“ару Їшін газдыЈ соЈ“ы кЇйі Їшін жазыл“ан Менделеева-Клапейрон теЈдеуін ›олданамыз:



(1)

мында“ы m2 – баллонда“ы соЈ“ы кЇйіндегі гелийдіЈ массасы; M – гелийдіЈ молярлы› массасы; R – газдыЈ молярлы› т±ра›тысы.

(1) теЈдеуден іздеген ›ысымды аны›таймыз:

(2)

ГелийдіЈ m2 массасын гелийдіЈ бастап›ы кЇйіне сЩйкес массасы m1 жЩне гелийдіЈ баллонан шы››ан массасы m ар›ылы йрнектейміз:

m2=m1 – m (3)

ГелийдіЈ m1 массасын Менделеева-Клапейрон теЈдеуін газдыЈ бастап›ы кЇйне ›олданып аны›таймыз:



(4)

(3) йрнекке (4) йрнектегі m1 массаны ›ойып, шы››ан m2 йрнегін (2) формула“а ›ойып алатынымыз



немесе тЇрледіру мен ›ыс›артулардан кейін



(5)

(5) йрнектіЈ сол жа“ы ›ысымды белгілейді. ОныЈ йлшемі L-1MT-2. ОЈ жа›тыЈ йлшемін тексерейік. Бірінші ›осындыныЈ йлшемі белгілі, ййткені температуралардыЈ ›атыныасыныЈ йлшемі жо›. Екінші ›осындыныЈ йлшемі:

ирнекке енетін шамаларды ХЖ айналдырып сана“ана



2 мысал. Массасы m1=25 г оттегі жЩне массасы m2=75 г. азот ›оспасыныЈ молярлы› массасын аны›таЈыз.

Шешуі. љоспаныЈ молярлы› массасы Мсм ›оспаныЈ mсм массасыныЈ νсм зат мйлеріне ›атынасына теЈ:

Мсм= mсм / νсм (1)

љоспа массасы ›оспа компоненттерініЈ массаларыныЈ ›осындысына теЈ: mсм = m1 + m2. љоспаныЈ зат мйлшері ›оспа компоненттерініЈ зат мйлшерлерініЈ ›осындысына теЈ

νсм = ν1 + ν2 = m1 / М1 + m2 / М2

(1) йрнегіне mсм жЩне νсм ›ойса›, шы“атыны



Есептегенде Мсм=30*10-3 кг/моль



3 мысал. НеонныЈ массалы› Їлесі ω1=80%, сутегініЈ массалы› Їлесі ω2=20% деп есептеп, неон жЩне сутегі ›оспасыныЈ cV жЩне cP меншікті жылусыйымдылы›тарын есептеЈіз.

Шешуі.Идеал газдардыЈ меншікті жылу сыйымдылы›тары келесі теЈдеулермен йрнектеледі:



(1)

(2)

мында“ы i – газ молекуласыныЈ еркіндік дЩрежесініЈ саны; M –молярлы› масса.

Неон Їшін (біратомды газ) i=3 и M=20*10-3 кг/моль. (1) и (2) йрнектер ар›ылы есептегенде:



Сутегі Їшін (екіатомды газ) i=5 и M=2*10-3 кг/моль:





љоспаныЈ кйлем т±ра›ты бол“анда“ы cV меншікті жылу сыймдылы“ын келесі тЇрде аны›таймыз. љоспаныЈ температурасын ΔT йсіру Їшін ж±мсалатын жылуды екі тЩсілмен йрнектеуге болады:



(3)

(4)

мында“ы сV,1 – неонныЈ меншікіт жылу сыйымдылы“ы, сV,2 – сутегініЈ меншікіт жылу сыйымдылы“ы. (3) жЩне (4) йрнектердіЈ оЈ жа›тарын теЈестіріп, екі жа“ын ΔT бйлсек



(5)

осыдан


(6)

мында“ы жЩне ›оспада“ы неонныЈ жЩне сутегініЈ массалы› Їлесуі.

(6) йрнекке сан мЩндерін ›ойып, есептегенде:

Сол сия›ты, ›оспаныЈ ›ысым т±ра›ты бол“анда“ы меншікті жылу сыйымлдылы“ыныЈ йрнегін жазу“а болады:



сан мЩндерін ›ойып, есептегенде:





4 мысал. Массасы m=2 кг оттегініЈ кйлемі V1=1м3, ›ысымы p1=0,2 МПа. Газ алдымен т±ра›ты ›ысымда V2=3м3 кйлемге дейін, содан кейін т±ра›ты кйлемде

p2=0,5 МПа ›ысым“а дейін ›ыздырылды. ГаздыЈ ішкі энергиясыныЈ йзгерісін ΔU, газдыЈ A істеген ж±мысын жЩне газ“а берілген Q жылу мйлшерін аны›таЈыз. ПроцесстіЈ графигін салыЈыз.

Шешуі. Ішкі энергияныЈ йзгерісі келесі теЈдеумен йрнектеледі

(1)

мында“ы i – газ молекулаларыныЈ еркіндік дЩрежесініЈ саны (екі атомды оттегініЈ молекуласы Їшін i=5); M – молярлы› масса.

ГаздыЈ бастап›ы жЩне соЈ“ы тепмератураларын Клапейрона-Менделеев теЈдеуінен аны›талады:

(2)

(2) йрнекке шамалардыЈ сан мЩндерін ›ойып, есептегенде

T1=385К, T2=1,16кК, T3=2,89кК.

(1) йрнекке мЩндерді ›ойса›

ΔU=3,24МДж

љысым т±ра›ты бол“анда газдыЈ ±л“аю ж±мысы келесі йрнекпен аны›талады



ШамалардыЈ сан мЩндерін ›ойы“анда:

A1=0,4*106 Дж

Т±ра›ты кйлемде ›ыздырыл“ан газдыЈ ж±мысы A2=0. Сонды›тан газ істеген толы› ж±мыс

A=A1+A2=0,4*106 Дж.

ТермодинамиканыЈ бірінші бастамасына сЩйкес, газ“а берілген Q жылу ішкі энергияныЈ йзгерісі мен A ж±мыстыЈ ›осындысына теЈ.

Q=3,64 МДж

Процесс графигі 1 суретте кйрсетілген.



5 мысал. Жылу машинасы ›айтымды Карно цилі бойынша істейді. љыздыр“ыштыЈ температурасы T1=500К. љыздыр“ыштан алын“ан Щр килоджоуль жылу есебінен A=350 Дж ж±мыс жасалады деп есептеп, термиялы› п.Щ.к. η жЩне суыт›ыштыЈ T2 температурасын аны›таЈдар.

Шешуі. Жылуды пайдалану коэффициені деп аталатын жылу машинасыныЈ термиялы› п.Щ.к. ›ыздыр“ыштан алын“ан жылудыЈ механикалы› ж±мыс›а айнал“ан бйлігін кйрсетеді. Термиялы› п.Щ.к. келесі теЈдеумен йрнектеледі



мында“ы Q1 – ›ыздыр“ыштан алын“ан жылу; A – жылу машинасыныЈ ж±мыс денесініЈ істеген ж±мысы.

СЩн мЩндерін ›ойып, есептегенде η=0,35

ЦиклдіЈ п.Щ.к. біле отырып, суыт›ыштыЈ иемпературасын аны›тау“а болады

T2=T1(1- η)

ШамалардыЈ сан мЩндерін ››ой“анда, шы“атыны

T2=325 К

Электр
1 мысал. Тйрт бірдей оЈ зарядтар ›абыр“асы а квадраттыЈ тйбелерінде орналас›ан. ЖЇйе тепе-теЈдікте болу Їшін квадрат ортасына ›андай зарядты орналастыру керек?

Шешуі. Квадрат тйбелерінде орналас›ан Щрбір заряд›а 4 кЇш Щсер етеді: кйршілес тйбелердегі зарядтармен тудырылатын 2 кЇш, ; ›арама-›арсы тйбеде жат›ан зарядпен тудырылатын кЇш,; q0 зарядымен тудырылатын кЇш, (1 сур.).



ЖЇйе тепе-теЈдікте болу Їшін, кЇштердіЈ геометриялы› сомасы нольге теЈ болу керек, я“ни

осыдан .

2 мысал. Жылдамды“ы -тан -›а дейін арту Їшін, электрон электр йрісінде ›андай Їдетуші потенциалдар айырымын йту керек?

Шешуі. Электронды 1 нЇктесінен 2 нЇктеге орын ауыстыр“анда электр йрісініЈ кЇштері орындайтын ж±мыс



(1)

Екінші жа“ынан б±л ж±мыс электронныЈ кинетикалы› энергиясыныЈ йзгересіне теЈ



(2)

(1) жЩне (2) йрнектерді теЈестіріп, ізделіп жат›ан Їдетуші потенциалдар айырымын табамыз



Есептеп табамыз.





3 мысал. потенциал“а дейін зарядтал“ан металл шардыЈ бетіне дейін жету Їшін, протон ›андай минимальды жылдамды››а ие болу керек? (4 сур.)





1   2   3


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет