Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
фиксируя место попадания шарика с помощью листов белой и копировальной
бумаги, усреднить значение дальности полета I и рассчитать
соответствующее значение средней скорости вылета снаряда.
114. Поверхностное натяжение о можно определить как отношение силы
поверхностного натяжения F к длине I границы поверхности:
F
а = -.
I
Силу поверхностного натяжения можно определить, измерив с помощью
чувствительной
105
пружины силу, которую нужно приложить, чтобы разорвать пленку жидкости с
известной длиной границы. Например, при извлечении из жидкости кольца с
внешним и внутренним диаметрами и d2 жидкостная пленка разрывается на
длине л (dx + d2). Поэтому для поверхностного натяжения получаем:
Fv
о =
упр
Я (dx + cfa)
В этой формуле сила упругости пружины определяется по закону Гука:
Р hv
I уПр пл*
где k - жесткость пружины, х - ее удлинение при вытягивании кольца из
исследуемой жидкости.
Жесткость пружины k можно определить в отдельном опыте, используя
разновес и линейку.
Более точно можно определить силу упругости, не измеряя жесткость
пружины. Заметив ее удлинение при вытягивании кольца, нагружают затем
пружину до такого же удлинения разновесом. В этом случае сила упругости
равна весу разновеса:
^*упр Fig,
При выполнении работы необходимо обеспечить чистоту поверхности кольца,
так как коэффициент поверхностного натяжения жидкости сильно зависит от
примесей.
115. При выполнении работы следует увеличивать силу тока постепенно,
чтобы процесс был равновесным и в любой момент выполнялось равенство
Л = Р",
где Р1 - мощность электрического тока, протекающего по проволоке, Р2 -
мощность теплопередачи в окружающее пространство.
Мощность Р2 пропорциональна боковой поверхности проволоки 5 = яdl (где d
- диаметр и I - длина проволоки) и складывается из мощности излучения
SoT4 и мощности, характеризующей процесс теплопроводности ,
Sk (Т - Г0):
где о и k - постоянные.
Мощность электрического тока равна Рх - I2R. Но
Р = R0oiT = р - аТ.
0 к я (d/2)"
Поэтому
D _ 4оИ2аТ
Г 1 ------- •
л^2
где а - температурный коэффициент сопротивления, р - удельное
сопротивление материала, из которого изготовлена проволока.
Так как = Р2, то
4('//2аТ
nd2
откуда
я dl (оГ1 k ¦ 1S.T),
d3'2.
При выполнении работы полезно построить график зависимости: I2 ~ d3.
116. С помощью манометра (рис. 177) нужно измерить давление р в баллоне,
когда он находится на воздухе, при температуре t и давлении ри когда "он
находится в водяной ванна !прн температуре Температуры измеряются
термометром. Так как при постоянном объема
Pi - Р •
Ш6
л
КА/ ---------- .
pt i - ptt
Давления р и рг равны соответственно:
Р = Ра + Р gh,
Pi = Ра + PgK, где р - плотность ртути и рл - атмосферное давление.
Для того чтобы при обоих измерениях объем воздуха был одним и тем же,
уровень воды в левом колене манометра должен оба раза быть одинаковым.
Атмосферное давление рй измеряется е помощью барометра.
(17. При пропускании через раствор медного купороса
(CitS04) электрического тока
на катоде въщелится медь. Масса выделившейся меди определяется по формуле
где М = 0,064 кг/мол.ь - молярная масса меда, п = 2 - валентность меди в
этом соединении, F - число Фарадея, / - сила тока, t - враля пропускания
тока. Отсюда
f = ^-.
тп
Сила тока фиксируется амперметром, время пропускания тока - с помощью
часов, масса выделившейся меди определяется по разности масс катода до и
после опыта. Перед вторым взвешиванием катода его надо хорошо подсушить.
118. В основе метода, применяемого в згой работе, лежит явление
кажущегося уменьшения толщины пластины, когда рассматривают сквозь нее
метку на нижней поверхности пластины при углах падения лучей, близких к
нулю. В этом случае, как видно из рисунка 178, показатель преломления
стекла определяется так:
sin а tg а Н
sin Р tgP h '
где Н - истинная толщина пластины, h - кажущаяся толщина ее. Сделав метки
на нижней и верхней поверхностях пластины, наведите резкость сначала на
нижнюю метку и зафиксируйте положение тубуса микроскопа, а затем,
приподнимая тубус, получите четкое изображение верхней метки. Расстояние,
на которое поднимается тубус, равно кажущейся толщине к пластины. Если на
микроскопе нет специального индикатора вышты подъема тубуса, то
перемещение тубуса
107
можно определить по числу зубцов ручки кремальеры микроскопа. Перемещение
тубуса при повороте ручки на один зубец находят заранее, определив ход
тубуса за полный оборот ручки и разделив его на общее число зубцов ручки.
С помощью микроскопа можно также определить истинную толщину Я пластины.
Для этого сначала наводят на резкость изображение метки на столике
микроскопа. Затем кладут на столик стеклянную пластину и добиваются
резкого изображения метки на ее верхней поверхности. Перемещение тубуса
равно истинной толщине Н пластины.
119. Из-за сопротивления воздуха кинетическая энергия мяча при спуске
меньше, чем при подъеме. Разность между этими значениями энергии равна
