Физическая картина мира. Элементы астрономии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«петербургский государственный

университет путей сообщения ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

Кафедра «Инженерная химия и естествознание»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Физическая картина мира. Элементы астрономии

Выполнил: студент группы: ПСИ 915-3

Янушкевич Дмитрий Сергеевич

Санкт-Петербург - 2019

Задания к разделу “Физическая картина мира”

материальный точка перемещение притяжение

Задание 1

Условие задачи:

В каких случаях тело можно принять за материальную точку: когда вычисляют давление автомобиля на грунт, определяют положение самолета, выполняющего рейс из Петербурга в Москву, человек идет из дома на работу. Ответ поясните.

Решение задачи:

а) Нельзя принят тело за материальную точку, когда вычисляют давление автомобиля на грунт так как при этом вычислении масса имеет значение P=F/S где F- модуль силы, действующей перпендикулярно поверхности (в Н), S- площадь поверхности (в метрах квадратных). Поэтому при вычислении давления авто на грунт нам необходимо знать массу тела, площадь опоры, т.е. пренебречь размерами тела нельзя.

б) Можно принять тело за материальную точку, при определении положения самолета так как его путь больше его размера значительно, его размером и формой можно пренебречь.

в) Можно принять тело за материальную точку, когда человек идет из дома на работу так как как его путь больше его размера значительно, его размером и формой можно пренебречь.

Ответ по задаче:

а) Нельзя принят тело за материальную точку так как пренебречь размерами тела нельзя.

б) Можно принять тело за материальную точку так как его размером и формой можно пренебречь.

в) Можно принять тело за материальную точку, так как его размером и формой можно пренебречь.

Задание 2

Условие задачи:

Как изменится сила притяжения между двумя телами, если масса одного из них уменьшится в два раза? Ответ поясните.

Решение задачи:

Любое тело, имеющее массу, создает силу притяжения, пропорциональную его массе, и эта сила уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от тела.

Ответ по задаче:

Сила притяжения между двумя телами уменьшиться в 2 раза, если масса одного из них уменьшится в два раза. Так как чем меньше масса объекта, тем слабее он притягивает.

Задание 3:

Условие задачи:

Радиолокатор ГИБДД засек координаты машины X₁ и Y₁. Через t с координаты машины изменились на X2 и Y2. Превысил ли водитель автомашины допустимую скорость 60 км/ч?

Дано: Х1=60; Х2=80; Y1=110; Y2=105; t=3;

Решение задачи:

а) Вычислим перемещение, а/м за 3 сек. По формуле

S=

где S-перемещение а/м; x1,y1- первоначальные координаты а/м; x2;y2- координаты а/м через 3 сек.:

S=20,615 м.

б) Определяем, превысил ли, а/м допустимую скорость:

=6,87м/с*3,6=24,7 км/ч

Ответ по задаче:

Водитель автомашины не превысит допустимую скорость 60 км/ч, так как скорость, а/м составляет 24,7 км/ч

Задание 4

Условие задачи:

Собственная длина стержня равна L м. Определить его длину (м) для наблюдателя, относительно которого стержень перемещается со скоростью V с, направленной вдоль стержня.

Дано: L₀=3м; V=0,6 с.;

Решение задачи:

; C - скорость света в м/с.

Ответ по задаче:

Длина стержня для наблюдателя = 2,4 м.

Задание 5

Условие задачи:

На один квадратный метр поверхности тела падает за 1 с N фотонов с длиной волны л нм. Определить световое давление, н/м², если все фотоны поглощаются телом.

Дано: S=1м; N=10⁵; л=450

Решение задачи:

Давление от нескольких фотонов на площадь поверхности

P = ,

Где F - сила давления от нескольких фотонов, (Н), s - площадь поверхности, (м²),

С точки зрения квантовой теории давление появляется благодаря передаче телу импульсов фотонов при их поглощении.

Импульс фотонов

p = , (кг·м)/c

где h - постоянная Планка, 6,63·10^-34 (Дж·с); л - длина волны, м

Сила давления от нескольких фотонов за единицу времени:

F = ·n, H

где p - импульс фотона, (кг·м)/c, t - время, (с), n - число фотонов за единицу времени

Подставляя в выражение

P = = ·n·s = = == 1,471·10^-22 (н/м²)

Ответ по задаче: Световое давление, н/м², если все фотоны поглощаются телом=1,471·10^-22 (н/м²)

Задание 6

Условие задачи:

Найти силу взаимодействия (мкН) двух точечных электрических зарядов a нКл и b нКл, если расстояние между ними n см.

Дано: a=3; b=5; n=3.

Решение задачи:

Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами определяется согласно закону Кулона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Математическое выражение закона:

F = k

где k- коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единицы длины k = 9 * 10⁹ Н * м²_/Кл²

q1,q2 - величина зарядов, (Кл), r - расстояние между зарядами , (м)

Подставляя значения, получаем:

F = k = 9 · 10⁹ · =9 · 10⁹ · = = 15 · 10^-5 Н = 150мкН

Ответ по задаче:

Сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами = 150мкН

Задания к разделу “Элементы астрономии”

Задание 1

Условие задачи:

Каково среднее расстояние Сатурна от Солнца, период обращения которого вокруг Солнца составляет 29,46 года.

Решение задачи:

Согласно третьего закона Кеплера квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

=

где T₁ и T₂- сидерические периоды обращения планет; a₁ и a₂- большие полуоси орбит планет; Сидерический период обращения Земли = 1 году; Большая полуось Земли = 1 астрономической единице.

= = = ; a³ = 867,8916; a = 9,53 а.е.

Ответ по задаче:

Среднее расстояние Сатурна от Солнца 9,53 а.е.

Задание 2

Условие задачи:

За какое время Венера, находящаяся от Солнца на расстоянии 0,7 а.е., совершит полный оборот вокруг Солнца.

Решение задачи:

Согласно третьего закона Кеплера квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

=

где T₁ и T₂- сидерические периоды обращения планет; a₁ и a₂- большие полуоси орбит планет; Сидерический период обращения Земли = 1 году; Большая полуось Земли = 1 астрономической единице.

= = ; T₁ = = = 0,585г.

Ответ по задаче:

Венера совершит полный оборот вокруг Солнца за 0,585г.

Задание 3

Условие задачи:

Зная большую полуось (28,79 · 10⁸ км) и эксцентриситет (0,046) орбиты Урана, вычислите наименьшее расстояние Урана от Солнца.

Решение задачи:

Согласно первого закона Кеплера орбита каждой планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находиться Солнце.

Переведем км в а.е., для этого разделим на 1 а.е. (расстояние Земли от Солнца):

28,79 · 10⁸ км = 2879000000км/149597870.7км = 19.244926325011 а.е.

Вычислим перигельное расстояние, а.е.:

Ответ по задаче:

Наименьшее расстояние Урана от Солнца

Размещено на Allbest.ru