Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла icon

Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла




Скачати 74.22 Kb.
НазваРівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла
Дата конвертації19.09.2013
Розмір74.22 Kb.
ТипЗакон


Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа № 20

Рівненської міської Ради.


Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла


Вчитель фізики ЗОШ № 20

Киричук М.Ю.

Рівне - 2011

Затверджено до друку

Методичною радою Рівненської ЗОШ № 20

Протокол № 3 від 04.01.2011 р.


В даній публікації міститься матеріал, що висвітлює деякі аспекти використання моделі абсолютно пружного центрального удару, як моделі для пояснення тиску ідеального газу в МКТ та тиску світла на дзеркальну та абсолютно чорну поверхню в квантовій механіці. Виходячи з принципу послідовності та системності навчання, автор спробував викласти пояснення природи тиску, поєднуючи опорні знання учнів з алгебри, геометрії та фізики в середній школі. Матеріали публікації можуть стати в нагоді випускнику школи, студенту, молодому вчителю.


Автор:

Киричук М.Ю.- вчитель фізики ЗОШ № 20, старший вчитель, вчитель вищої категорії.


Комп’ютерний набір:

Киричук С.М.- студент ІІІ – го курсу фізико-технологічного факультету РДГУ.

План


  1. Абсолютно пружний центральний удар.

  2. Застосування найпростішої моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення природи тиску ідеального газу. Основне рівняння МКТ.

  3. Застосування моделі абсолютно пружного удару для пояснення природи тиску світла на дзеркальну поверхню.

  4. Література.

  1. Закон збереження імпульсу в загальному вигляді



Імпульс . Величина векторна, тобто визначається модулем і напрямком.

Закон збереження імпульсу

Найпростіша модель: абсолютно пружний центральний удар.

Основні поняття:

  1. Удар –короткочасна взаємодія тіл;

  2. Удар називається абсолютно пружним, якщо під час взаємодії зберігається сума імпульсів і сума кінетичних енергій;

  3. Удар називається центральним, якщо лінія дії взаємодіючих тіл проходить через центр мас взаємодіючих тіл (кулі однакового радіуса)



Завдання 1

Знайти швидкості куль однакового радіуса після абсолютно пружного удару, якщо маси куль  і  і вони рухаються назустріч з швидкостями  і  відповідно. Позначимо швидкості куль після удару  і 

Розв’язання

До удару:


Після удару:




Закон збереження імпульсу:  ;

Закон збереження енергії:  ;

Будемо вважати, що    є проекціями швидкостей на вісь Ох: →

Поділимо друге рівняння на перше:  . Розв’яжемо рівняння 1 відносно , враховуючи, що 

Підставивши в рівняння 1, маємо:

();



+

;


Враховуючи, що обидва тіла в моделі рівноправні, поміняємо індекси:



Перейдемо до проекцій швидкостей на вісь Ох:






Відповідь: .



  1. Застосування моделі абсолютно пружного удару для пояснення природи тиску ідеального газу. Основне рівняння МКТ.



Тиск газу на стінку посудини площею S можна трактувати як результат абсолютно пружних центральних ударів великої кількості молекул.

Якщо молекула масою рухається в напрямку Ox перпендикулярно до стінки площею S з швидкістю  і зазнає абсолютно пружного удару, то враховуючи, що маса стінки M>> і швидкість стінки рівна 0 з



Можна знайти зміну імпульсу молекули. До удару: для молекули , для стінки , 

Після удару: швидкість молекули , швидкість стінки 

Оскільки M>> , то 



Зміна імпульсу молекул 

Стінка отримує імпульс в напрямку Ox: . Тобто на стінку з боку молекули діє імпульс сили . За час  до стінки долітають молекули, які містяться в об’ємі 



В напрямку Ох рухається  всіх молекул що міститься в об’ємі V. Якщо концентрація молекул  , то за  стінка зазнає N ударів

На стінку діє імпульс сили ;

Враховуючи, що тиск , поділимо обидві частини рівняння на .

Враховуючи, що . Отже .

Маємо основне рівняння МКТ: .


Доведемо, що коли стінка масою M (M>>) рухається в ту саму сторону, що і молекула масою , то імпульс стінки практично не змінюється, а зміна імпульсу молекули в напрямі Ох рівна , де швидкість молекули до абсолютно пружного центрального удару.

Нехай стінка рухається в напрямку Ох з швидкістю  () .

Знайдемо зміну імпульсу взаємодіючих тіл

Відповідно до формул швидкості тіл після абсолютно пружного центрального удару рівні






Враховуємо  (маса молекули),  (маса стінки), маємо






Оскільки  , то для спрощення результату будемо вважати, що . Перетворимо вирази 1і 2, поділивши чисельник і знаменник на М:






що  маємо: 


Тобто зміна імпульсу молекули  а імпульс стінки практично не змінюється внаслідок руху посудини. Тобто і в даному випадку молекула передає стінці імпульс  такий, що і в стані спокою.


Висновок:

Якщо посудина рухається з швидкостями значно меншими від швидкості молекул, то тиск газу практично не змінюється



  1. Пояснення природи тиску світла на дзеркально та абсолютно чорні поверхні



Енергія фотона 

Маса фотона ;

Імпульс фотона

У випадку нормального падіння світла на дзеркальну поверхню (кут падіння рівний 0°) зміна імпульсу фотона 

Дзеркальна поверхня отримає імпульс  (абсолютно пружний удар).

У випадку абсолютно чорної поверхні, поверхня отримує імпульс (абсолютно непружний удар)


Задача

На поверхню площею S=3  за час t=5 хв падає світло, енергія якого W=20 Дж. Визначити світловий тиск на поверхню, якщо вона: а) повністю поглинає промені, б) повністю відбиває промені.


Розв’язання

  1. Якщо поверхня повністю поглинає фотон то на поверхню діє імпульс сили

 (абсолютно непружний удар)

За час t на поверхню падає певна кількість фотонів:



Де W- енергія випромінювання, h��- енергія фотона.

Отже за час t на поверхню площею S діє сила



Тиск на поверхню





  1. У випадку, якщо поверхня повністю відбиває світло, то зміна імпульсу фотона

Очевидно, що тиск світла, в даному випадку в 2 рази більший



враховуючи, що світловим потоком називається енергія випромінювання, що падає на поверхню за час t:



тиск світла на дзеркальну поверхню може визначатись за формулою

а на абсолютно чорну поверхню за формулою

.


Література



  1. Кухлінг Хорст. Довідник з фізики/ Кухлінг Хорст;

[пер.з німецької Є.Лейкін ]. – Москва: Мир. 1983. – 519с.

  1. Гофман Ю.В. Закони, формули, задачі фізики/ Гофман Юлій Володимирович. –К; Наукова думка. 1977.- 572с.





Схожі:

Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconБрусок масою m налітає на нерухомий брусок такої ж маси. Швидкість бруска, що налітав, в момент удару V. Знайти максимальну відстань між брусками після абсолютно пружного удару
Моль одноатомного ідеального газу переводиться зі стану 1 у стан 3 шляхом ізобарного нагріву 1-2 та ізохорного охолодження 2 На ділянці...
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconУрок Мета
Мета. Пояснити виникнення тиску світла з позицій електромагнітної і квантової теорії світла та розкрити суть досліду П. А. Лебедєва...
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconРічний план закупівель товарів, робіт І послуг за державні кошти на 2014 рік Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №5 Здолбунівської районної ради Рівненської області Ідентифікаційний код за єдрпоу – 22564074
Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №5 Здолбунівської районної ради Рівненської області
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconРічний план закупівель товарів, робіт І послуг за державні кошти на 2014 рік Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №5 Здолбунівської районної ради Рівненської області Ідентифікаційний код за єдрпоу – 22564074
Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №5 Здолбунівської районної ради Рівненської області
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconРічний план закупівель на 2013 рік. Замовник: Найменування: Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №4 Здолбунівської районної ради Рівненської області
Найменування: Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №4 Здолбунівської районної ради Рівненської області
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconСтарокостянтинівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №6 Міський методичний кабінет Старокостянтинівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №6 Старокостянтинівської міської ради. Хмельницької області
Укладач: Наконечний Олексій Володимирович, вчитель історії Старокостянтинівської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів №6
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconШахтарський міський відділ освіти Шахтарська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №2
Навчальний заклад Шахтарська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №2 Шахтарської міської ради Донецької області
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconМіський методкабінет Старокостянтинівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №6
Ручківська Т. В., Мороз А. М. Проект національного спрямування «Україно, краю рідний, моя Батьківщино!». – Старокостянтинівська загальноосвітня...
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconПерелік закріплених територій обслуговування за загальноосвітніми навчальними закладами міста І. Ізяславська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №1 Ізяславської міської ради Хмельницької області
Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №2, ліцей ім. М. Островського Ізяславської міської ради Хмельницької області
Рівненська загальноосвітня І-ІІІ ступенів школа №20 Рівненської міської Ради. Застосування моделі абсолютно пружного центрального удару для пояснення тиску ідеального газу та тиску світла iconРічний план закупівель на 2014 рік Здолбунівської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів №4
Найменування: Здолбунівська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №4 Здолбунівської районної ради Рівненської області
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи