Билет № 14

Закон Паскаля; закон Архимеда; условия плавания тел.

.Свет как электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света: опыт Юнга; цвета тонких пленок.

Давлением р называют величину, равную отношению модуля силы давления F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности:

p=F/S.

Закон Паскаля: давление на поверхность жидкости, производимое внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.

Закон Архимеда. На тело, погруженное в жид­кость, действует направленная вертикально вверх выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, взятой в объеме погруженного в нее тела (или погруженной части тела):

F _A = g р_ж V_T

где g — ускорение свободного падения, р_ж — плотность жидкости, V_T — объем тела, погружен­ного в жидкость.

Условия плавания тел: F _A < F_т тело тонет F _{A =} F_т тело в равновесии с жидкостью; F _A > F_т тело всплывает

Свет – это электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом, от длин волн в интервале от 380 нм до 770 нм. Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация. Свет может оказывать давление на вещество . поглощается средой, вызывать явление фотоэффекта. Имеет конечную скорость распространения в вакууме 300 000 км/с, а в среде скорость убывает.Интерференцией света называют пространственное перераспределение светового потока при наложении двух или нескольких когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникает максимумы а в других минимумы интенсивности. Томас Юнг был первым кто понял, что от двух независимых источников света интерференционная картина не получится. Поэтому он пропустил свет через узкое отверстие, затем с помощью двух отверстий разделил этот пучок на два пучка.

Механические колебания: основные характеристики гармонических колебаний: частота, период, амплитуда; уравнение гармонических колебаний; свободные и вынужденные колебания; резонанс; превращение энергии при колебательном движении.

Дифракция света: явление дифракции света; явления, наблюдаемые при пропускании света через отверстия малых размеров; дифракция на малом отверстии и от круглого экрана. Дифракционная решетка.

Механическими колебаниями называют дви­жения тел, которые точно (или приблизительно) повторяются через равные промежутки времени. Примерами механических колебаний являются колебания математического или пру­жинного маятников.

Свободные (собственные) колебания соверша­ются под действием внутренних сил колебатель­ной системы, а вынужденные — под действием внешней переменной силы. Колебательные движения происходят по закону синуса (косинуса), если: 1) сила, действующая на тело в любой точке тра­ектории, направлена к положению равновесия, а в самой точке равновесия равна нулю; 2) сила пропорциональна отклонению тела от положения равновесия.

Для пружинного маятника такой силой являет­ся сила упругости

(F_ynp = —kx),

для математиче­ского — равнодействующая сил тяжести маятни­ка и упругости нити подвеса (F = -mgx/l).

При гармонических колебаниях координата тела изменяется со временем по закону синуса х = A sin2πt/T и графически представлена в виде синусоиды . Амплитуда (А) — наиболь­шее расстояние, на которое удаляется тело от по­ложения равновесия. Период (Т — время одного полного колебания. Частота (v) — число коле­баний за 1 с: v = 1/Т. Период колебания опреде­ляют по формуле:

для пружинного маятника Т = 2π m/k ;

для математического маятника Т = 2π l/g.

Механические колебания. Свободные и вынужденные коле­бания. Резонанс. Превращение энергии при механических колеба­ниях.Механические колебания происходят под действием силы, пропорцио­нальной смещению и направленной ему противоположно. Такие колебания называют гармоническими.Гармонические колебания можно рассмотреть па примере пружинного маятника. В отсутствие сил трения колебательная система является консер­вативной, поэтому для нее выполняется закон сохранения полной механи­ческой энергии:

^Ек ^{+ Е}р ^{= Е}ко ^{+ Е}ро

Амплитуда вынужденных колебаний обратно пропорциональна квадра­ту частоты амплитуда вынужденных колебаний убывает с ростом частотРезонанс— явление резкого возрастания амплитуды вынужденных ко­лебаний при совпадении частоты внешней силы с частотой собствен­ных колебаний системы.Резонансная кривая — график зависимости амплитуды вынужденных колебаний системы от частоты изменения внешней силы При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колеба­ниями системы. На протяжении всего периода свободных колебаний направление­ внешней силы F совпадает с направлением перемещения Ах колеблю­щегося тела. Работа, совершаемая внешней силой, при резонансе положительна, по­этому полная механическая энергия системыЕ = E_Q + FAx

Потери энергии на трение приводят к уменьшению полной механической энергии колебаний и соответственно к уменьшению их амплитуды. Явление резонанса позволяет с помощью сравнительно малой силы получить значительное увеличение амплитуды колебаний и поэтому используется в вибромашинах, в горнодобывающей промышленности, я также при разработке мерзлого грунта. Используется явление резонанса в радио, телевидении, медицине, исследованиях Вселенной.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Решетка разлагает свет в спектр и позволяет очень точно измерять длину световых волн.

d=a + b, где d – период

a - ширина прозрачных щелей

b - ширина непрозрачных щелей

d= , , количество штрихов на 1 мм

Дифракция- отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий

Дифракция проявляется отчетливо, когда размер препятствий меньше длины волны или сравним с ней; либо располагать экран далеко от препятствий