Решение задач по физике. Онлайн-база готовых решений.
Поиск по задачам:
Вход на сайт
2322.
Небольшое тело массой m соскальзывает без трения с наклонной
плоскости, переходящей в «мертвую петлю» радиуса R (см. рисунок к задаче 8.15). Начальная высота тела Н = 5R. С какой
силой F давит тело на поверхность в верхней точке «мертвой
петли»? Каким будет ответ, если в условии задачи соскальзывающее тело заменить тонкостенным колечком, скатывающимся без
проскальзывания?
2323.
Легкий стержень длиной l с двумя
шариками на концах (их массы m1 и m2;
m1 > m1) может вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через
середину стержня (см. рисунок). Стержень приводят в горизонтальное положение и отпускают. С какой силой F
давит стержень На ось в первый момент
после освобождения? При прохождении положения равновесия?
2324.
Веревка массы m и длины L переброшена через маленький легкий
блок и уравновешена. От легкого толчка блок начал вращаться.
Какова скорость v веревки в тот момент, когда с одной стороны блока
свешивается часть веревки длиной x > L/2? С какой силой F веревка
давит на блок в этот момент? Трение в блоке отсутствует.
2325.
Гладкий шелковый шнур длины L и массы m лежит на столе
перпендикулярно его краю. Шнур начинает без начальной скорости соскальзывать с края стола. Определите скорость v и ускорение а шнура в момент, когда он соскользнул со стола наполовину. Определите также силу Т натяжения шнура у края стола в
этот момент.
2326.
Санки скатываются без начальной скорости из точки A (см. рисунок). Наклон изменяется плавно,
так что радиус кривизны профиля
горы всюду намного превышает высоту h. Коэффициент трения
μ = 0,2. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Предложите
графический способ определения точки остановки.
2327.
Санки скатываются без начальной скорости из точки А склона
(см. рисунок). Радиус кривизны
траектории санок всюду намного
превышает высоту h. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. При каком коэффициенте трения
μ санки преодолеют горку?
2328.
С какой скоростью v вытекает жидкость из маленького отверстия
у дна сосуда, если высота уровня жидкости относительно дна
равна H? Трением в жидкости пренебречь.
2329.
Какую форму должен иметь сосуд, чтобы при вытекании через
маленькое отверстие в дне уровень жидкости понижался с постоянной скоростью? (Это были бы идеальные водяные часы, если бы
трением в жидкости можно было пренебречь.)
2330.
Оцените, во сколько раз изменится рекорд по прыжкам в высоту,
если спортсмены будут состязаться в зале, расположенном на
Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше.
2331.
Оцените, какого размера должна быть малая планета с плотностью
Земли, чтобы человек, оттолкнувшись, мог улететь с нее насовсем.
2332.
Лягушка массой m сидит на конце доски массой М и длиной L.
Доска плавает на поверхности пруда. Лягушка прыгает под углом
α к горизонту и «приземляется» на другом конце доски. Определите начальную скорость v0 лягушки относительно Земли.
2333.
Верхний конец тонкой однородной деревянной палочки шарнирно
закреплен. Нижний конец ее погружен в воду. Если сосуд с водой
медленно поднимать, то с некоторого момента вертикальное положение палочки уже не соответствует устойчивому равновесию.
Почему? Покажите, что при дальнейшем подъеме сосуда палочка
будет отклоняться так, что длина погруженной в воду части будет
оставаться неизменной. Найдите плотность ρ палочки, если в воду
погружена 1/4 часть ее длины.
2334.
На концах очень длинной нити подвешены одинаковые грузы
массой m каждый. Нить перекинута через два малых неподвижных блока, расположенных на расстоянии 2l друг от друга. К
середине нити прикрепляют груз массой 2m (см. рисунок). Найти
скорости грузов по истечении достаточно большого промежутка
времени. Массой блоков и нити, а также трением можно пренебречь.
2335.
На полу стоит вертикально легкий стержень. На верхнем конце
его закреплен массивный шар. Стержень начинает падать без
начальной скорости. При этом его нижний конец не проскальзывает. Какой угол αmax стержень образует с вертикалью, когда его
нижний конец перестанет давить на пол? При каком значении
коэффициента трения μ такое движение возможно? На каком
расстоянии от начальной точки опоры упадет шар?
2336.
Ось О закреплена горизонтально на уровне поверхности воды.
Однородный брусок квадратного сечения (см. рисунок) может
вращаться с малым трением вокруг оси О, совпадающей с его осью
симметрии. Какое положение займет брусок?
2337.
Диск массой m лежит на гладкой горизонтальной поверхности. К
точке А на ободе диска (см. рисунок) прикладывают силу F
перпендикулярно к радиусу ОА. Каково ускорение а центра диска
в этот момент?
2338.
Быстро вращающийся вокруг горизонтальной оси цилиндр сталкивается (см. рисунок) с горизонтальной поверхностью и отлетает
от нее вертикально вверх. Цилиндр и поверхность изготовлены из
упругих материалов. В какую сторону вращался цилиндр? Чему
равен коэффициент трения μ между цилиндром и поверхностью?
В каком направлении отлетел бы цилиндр, если бы он вращался
в противоположную сторону?
2339.
Из-за торможения в атмосфере высота орбиты спутника уменьшается. Как изменяется при этом скорость спутника? Согласуется ли
это изменение с законом сохранения энергии?
2340.
В одном из своих путешествий я открыл неизвестную
доселе планету Солнечной системы. Она, как и наша
Земля, имеет радиус r = 6400 км, а радиус ее круговой
орбиты составляет 150 миллионов километров. Но планета движется вокруг Солнца поступательно, у нее отсутствует
суточное вращение. Я обошел ее всю и при помощи карманного
чувствительного динамометра с удивлением обнаружил, что
ускорение свободного падения g не всюду одинаково! Объясните
это явление и подсчитайте, на сколько максимальное значение
g на этой планете отличается от минимального. Согласно моим
точнейшим измерениям планета представляет собой однородный шар.
2341.
К проволоке, закрепленной верхним концом, подвешен груз и
отпущен без толчка. Под действием груза проволока удлиняется.
Сравните изменение потенциальной энергии проволоки ΔW1 и
груза ΔW2. Как полученный результат согласуется с законом
сохранения энергии?
2342.
Из открытого стакана за время t = 20 сут испарилась вода массой
m .= 200 г. Сколько молекул испарялось за t = 1 с?
2343.
Озеро со средней глубиной h = 5,0 м и площадью S = 4,0 км2
«посолили», бросив кристаллик поваренной соли NaCl массой
m = 10 мг. Спустя длительное время из озера зачерпнули стакан
воды объемом V = 200 см3. Сколько ионов натрия оказалось в этом
стакане?
2344.
Рассмотрим кристалл с так называемой простой кубической решеткой (см. рисунок). Определите его плотность ρ, если масса каждого
атома равна m0, а длина ребра кубической ячейки a.
2345.
Кристаллы поваренной соли NaCl кубической системы состоят из
чередующихся ионов натрия и хлора (см. рисунок). Плотность
соли ρ = 2200 кг/м3. Определите расстояние а между центрами
ближайших ионов.
2346.
Многие металлы в твердом состоянии образуют так называемую
гранецентрированную кубическую решетку: ионы металла расположены в вершинах кубической ячейки и в центрах ее граней.
Определите плотность р кристалла, если молярная масса металла
равна М, а длина ребра кубической ячейки а.
2347.
В сжатом газе взаимодействие между молекулами становится
существенным. Как изменилось бы давление в сосуде со сжатым
газом, если бы силы взаимодействия между молекулами внезапно
исчезли?
2348.
В закрытом сосуде происходит полное сгорание кусочка угля с
образованием углекислого газа. После этого сосуд охлаждают до
первоначальной температуры. Сравните конечное давление в
сосуде с начальным. Объем угля мал по сравнению с объемом
сосуда.
2349.
В закрытом сосуде при давлении р0 находится смесь из одного
моля кислорода и двух молей водорода. Между ними происходит
реакция с образованием водяного пара. Какое давление установится в сосуде после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.
2350.
В закрытом баллоне находится смесь из m1 = 0,50 г водорода и
m2 = 8,0 г кислорода при давлении p1 = 2,35 • 105 Па. Между газами
происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление р установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.
2351.
Определите средние кинетические энергии Е поступательного
движения и средние квадратичные скорости молекул кислорода
и водорода при температуре t = 27°С.
2352.
Герметично закрытый сосуд полностью заполнен водой при температуре t = 27°С. Каким стало бы давление р внутри сосуда, если
бы силы взаимодействия между молекулами воды внезапно
исчезли?
2353.
Найти число молекул n водорода в единице объема сосуда при давлении p = 266,6 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул = 2,4 км/с.При вытекании жидкости из отверстия, расположенного у дна открыто-
го цилиндрического сосуда, скорость
опускания уровня жидкости непостоянна (см. задачи 8.24 и 8.25). Однако
Мариотт придумал, как добиться равномерного вытекания жидкости из
цилиндрического сосуда. На рисунке
изображен «сосуд Мариотта»: через
пробку пропущена узкая, открытая с обоих концов трубка, не
доходящая до дна. При этом жидкость из нижнего отверстия
вытекает с постоянной скоростью. Объясните действие «сосуда
Мариотта». Что изменится, если вынуть пробку из малого отверстия 1, расположенного на уровне нижнего конца трубки? Из
отверстия 2, расположенного выше?
2354.
Под водой на глубине h = 5,0 м отломили нижний конец запаянной
стеклянной трубки, и в нее вошло m = 1,95 г воды. Каким былo
давление р0 в запаянной трубке? Объем трубки V = 2,0 см3,
атмосферное давление рa = 105 Па.
2355.
Открытую с двух сторон стеклянную трубку длиной l = 1,0 м
наполовину погружают в ртуть. Затем трубку закрывают сверху
и вынимают. Какой длины х столбик ртути останется в трубке?
Атмосферное давление Н = 750 мм рт. ст.
2356.
В сосуд со ртутью опускают открытую с двух сторон стеклянную
трубку, оставляя над поверхностью ее часть длиной l = 60 см.
Затем трубку закрывают и погружают еще на а = 30 см. Определите высоту h столба воздуха в трубке, если атмосферное давление равно Н = 760 мм рт. ст.
2357.
В левом, запаянном колене U-образной трубки (см. рисунок)
находится столб воздуха высотой h1 = 30 см. Ртуть в обоих коленах
находится на одном уровне. Какой будет высота h2 столба воздуха
в левом колене, если правое долить ртутью доверху? Атмосферное
давление Н = 760 мм рт. ст.
2358.
Цилиндрический сосуд высотой h = 60 см до половины заполнен
ртутью и герметично закрыт крышкой с сифонной трубкой, заполненной ртутью (см. рисунок). Сифон имеет равные колена, и его
трубка кончается у дна сосуда. При каком давлении р воздуха в
сосуде ртуть перестанет вытекать через сифон? На сколько
сантиметров понизится уровень ртути за время истечения? Атмосферное давление Н = 760 мм рт. ст.
2359.
В центре откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной
трубки длиной L = 1,0 м находится столбик ртути длиной h = 20 см.
Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на
l = 10 см. До какого давления р0 была откачана трубка?
2360.
Горизонтальный цилиндрический сосуд разделен на две части
тонким металлическим поршнем. Одна часть сосуда содержит
кислород, другая — такое же по массе количество водорода.
Каково равновесное положение поршня, если длина сосуда
l = 50 см?
2361.
Два баллона с объемами V1 и V2 соединены трубкой с краном. Они
содержат газы при одинаковой температуре Т и давлениях р1 и р2
соответственно. Какое давление р установится в баллонах, если
открыть кран? Температура не изменяется, газы в химическую
реакцию не вступают.
2362.
Компрессор захватывает при каждом качании объем воздуха ΔV
и нагнетает его в резервуар емкостью V. Первоначально давление
в резервуаре равно атмосферному рa. Какое давление pN установится в резервуаре после N качаний компрессора? Считайте, что
температура воздуха при сжатии не изменяется.
2363.
Поршневым воздушным насосом с емкостью ΔV откачивают воздух из сосуда емкостью V. Начальное давление равно атмосферному рa. Определите давление pN в сосуде после N качаний насоса.
Температуру можно считать неизменной.
2364.
Давление воздуха в шинах автомобиля p1 = 500 кПа при температуре t1 = 14°С. Во сколько раз уменьшится площадь соприкосновения колес с дорогой, если после поездки температура в шинах
повысилась до t2 = 57°С? Атмосферное давление рa = 100 кПа.
Изменением объема шины можно пренебречь.
2365.
По газопроводу течет метан (СН4) при давлении р = 2,0*106 Па и
температуре t = 17°С. За время t = 1ч транспортируется m = 32 кг
газа. Площадь поперечного сечения трубы,газопровода S = 6,0 см2.
Какова скорость v движения газа в трубе?
2366.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальный газом
(см. рисунок) в координатах р, Т и р, V. Масса газа постоянна.
2367.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом
(см. рисунок) в координатах р, V и V, Т. Масса газа постоянна.
2368.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом
(см. рисунок) в координатах р, Т и V, Т. Масса газа постоянна.
Участки графика 1-2 И 3-4 соответствуют изотермическим процессам.
2369.
Сравните объем идеального газа в состояниях 1 и 2 (см. рисунок).
Масса газа в ходе процесса оставалась неизменной.
2370.
Как менялось давление идеального газа в ходе процесса, график
которого изображен на рисунке? Укажите точки на графике,
соответствующие минимальному и максимальному давлению.
2371.
Как менялась температура идеального газа в ходе процесса,
график которого изображен на рисунке? Укажите точку, в
которой достигалась наибольшая температура (дайте графическое решение).
2372.
Поршень в цилиндре с газом неплотно прилегает к стенке и
пропускает газ наружу. На рисунке показана зависимость объема
газа от температуры при изобарном процессе. Укажите направление процесса.
2373.
Определите температуру идеального газа в состоянии 2 (см. рисунок), если состояния 2 и 4 лежат на одной изотерме. Температуры
T1 и Т3 в состояниях 1 и 3 известны.
2374.
Нагревается или охлаждается газ, расширяющийся по закону:
a) pV2 = const; б) р = const; в) p/V = const?
2375.
Один моль идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 (см.
рисунок). Определите максимальную температуру Tmax газа в ходе
процесса.
2376.
Оболочка аэростата объемом V = 800 м3,
находящегося на поверхности Земли, наполнена водородом на а = 7/8
своего объема при температуре
t1 = 17°С. Аэростат поднялся на высоту, где давление р2 = 80 кПа
и температура t2 = -3°C. Сколько водорода потерял при подъеме
аэростат в результате расширения газа? На поверхности Земли
атмосферное давление p1 = 100 кПа.
2377.
Во сколько раз изменится подъемная сила воздушного шара, если
наполняющий его гелий заменить водородом1)? Весом оболочки
шара можно пренебречь.
2378.
В цилиндре под поршнем площадью S = 100 см2 и массой m1 = 50 кг
находится воздух при температуре t1 = 7°С. Поршень находится
на высоте h1 = 60 см от дна цилиндра. Воздух в цилиндре нагревают
до t2 = 47°С, а на поршень ставят гирю массой m2 = 100 кг. На
сколько опустится или поднимется поршень? Атмосферное давление РA = 100 кПа, трением поршня о стенки цилиндра можно
пренебречь.
2379.
Сколько молекул воздуха выходит из комнаты объемом V = 80 м3
при повышении температуры от t1 = 15°С до t2 = 27°С? Атмосферное давление РA = 105 Па.
2380.
На весах установлены два одинаковых сосуда. Один заполнен
сухим воздухом, а другой — влажным (содержащим водяные
пары). Температуры и давления в обоих сосудах одинаковы. Какой
из сосудов легче?
2381.
В сосуде объемом V = 1,0 л находится азот массой m = 0,28 г.
Азот нагрет до температуры t = 1500°C, при которой 30% всех
молекул азота диссоциируют на атомы. Определите давление р
в сосуде.
2382.
В сосуде находится смесь азота и водорода. При начальной температуре Т азот полностью диссоциирован на атомы, а диссоциацией
водорода можно пренебречь. При нагревании до температуры 2T
оба газа полностью диссоциируют и давление утраивается по
сравнению с начальным. Каково отношение масс азота и водорода
в смеси?
2383.
Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой
доверху. На дне его находится пузырек воздуха. Давление на дно
бака p0 = 0,15 МПа. Каким станет давление р на дно, если пузырек
всплывет? Стенки бака считаются абсолютно жесткими, вода —
несжимаемой.
2384.
Сжимаемость воды (относительное уменьшение ее объема при
увеличении давления на 1 Па) Р = 5,0*10-10. Какой должна
быть площадь S основания цилиндрического бака, чтобы при
решении задачи 9.42 воду действительно можно было считать
несжимаемой? Начальный объем пузырька V0 = 15 мм3.
2385.
Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой
доверху. На дне его находятся два одинаковых пузырька воздуха.
Давление на дно бака p0 = 0,15 МПа. Каким станет это давление,
если всплывет один пузырек? Оба пузырька? Стенки бака считаются абсолютно жесткими, вода — несжимаемой.
2386.
Какой радиус r должен иметь наполненный гелием воздушный шар,
чтобы он мог подняться в воздух, если масса 1 м2 оболочки шара
m0 = 50 г? Температура воздуха t = 27°С, давление рa = 100 кПа.
2387.
Баллон с газом разделен на две части теплоизолирующей перегородкой с малым отверстием1). По разные стороны перегородки все
время поддерживаются температуры T1 и Т2. Определите отношение давлений p1 и р2 в различных частях баллона.
2388.
Поршень массой m находится в равновесии
посередине герметично закрытого цилиндра
(см. рисунок). В каждой половине цилиндра
находится v молей газа, имеющего абсолютную температуру Т. Определите период t малых колебаний поршня, считая, что температура газа при колебаниях остается неизменной. Трением можно пренебречь.
2389.
При t1 = 30°С относительная влажность воздуха φ1 = 80%. Какова
будет относительная влажность φ2, если этот воздух нагреть при
постоянном объеме до t2 = 50°С?
2390.
В помещение нужно подать V = 10000 м3 воздуха с температурой
t1 = 18°С и относительной влажностью φ1 = 50%. Воздух снаружи
имеет температуру t2 = 10°С и относительную влажность φг = 60%.
Осушать или увлажнять придется наружный воздух? Сколько
воды придется при этом сконденсировать или испарить?
2391.
В закрытом сосуде объемом V = 100 л при t = 30° С находится
воздух с относительной влажностью φ1 = 30%. Какой через
некоторое время станет относительная влажность φ2, если в сосуд
влить m = 1,0 г воды? Температура не изменилась.
2392.
В герметично закрытом сосуде объемом V = 1,1 л находятся
m = 100 г кипящей воды и ее пар при температуре 100°С. Воздуха
в сосуде нет. Определите массу пара mп. Зависимостью плотности
воды от температуры можно пренебречь.
2393.
На какую высоту h можно поднять кипящую воду поршневым
насосом? Считайте, что вода при подъеме не остывает.
2394.
В открытом неглубоком сосуде находятся — одна над другой —
две несмешивающиеся жидкости. При атмосферном давлении
температура кипения нижней жидкости 77°С, верхней 100°С. Что
можно сказать о температуре t, при которой начнется кипение в
сосуде? Можно ли ее найти по приведенным в условии данным?
2395.
Температура воздуха t1 = 20°С, точка росы t2 = 10°С. Определите
относительную влажность воздуха φ.
2396.
В цилиндре под поршнем — воздух, имеющий температуру t1 = 10°С
и относительную влажность φ1 = 60%. Какой станет относительная
влажность φ2г этого воздуха после нагревания его до температуры
t2 = 100°С и уменьшения объема втрое?
2397.
Воздух подвергается изотермическому сжатию, при этом его объем
уменьшается в четыре раза. При каком объеме V воздуха начинается конденсация водяного пара? Какая масса m росы выпадает?
Начальный объем V0 = 2,0 м3, температура t = 18°С, относительная
влажность воздуха до сжатия φ0 = 50%.
2398.
Какова плотность насыщенного водяного пара при температуре
100°с?
2399.
Сосуд объемом V = 10 л заполнен сухим воздухом при давлении
p1 = 100 кПа и температуре t1 = 10°С. Каково будет давление р2
влажного воздуха, если в сосуд налить воду массой m = 10 г и
нагреть до температуры t2 = 100°С?
2400.
В кухне развесили много выстиранного белья. На улице моросит
холодный осенний дождь. Быстрее ли высохнет белье, если открыть
форточку?
2401.
Два сосуда наполнены водой до разных
уровней и соединены трубками с кранами
(см. рисунок). Воздух из сосудов откачан.
Что произойдет, если открыть нижний
кран? Верхний?
2402.
В теплоизолированном цилиндре под невесомым поршнем находится вода массой
m = 30 г при температуре t1 = 0°С.
Площадь поршня S = 500 см2, внешнее
давление р = 105 Па. На какую высоту h
поднимется поршень, если находящийся
в цилиндре электронагреватель выделит энергию Q = 25 кДж?
2403.
Известно, что если воду подсолить, то температура ее кипения
повысится. Как при этом изменится плотность паров в пузырьках
кипящей жидкости?
2404.
В запаянной с одного конца горизонтально лежащей трубке находится воздух с относительной влажностью φ0 = 80%, отделенный от атмосферы столбиком ртути длиной l = 76 мм. Какой станет
относительная влажность φ, если трубку поставить вертикально
открытым концом вниз? Температура при этом не меняется,
атмосферное давление рa = 760 мм рт. ст. Ртуть из трубки при
переворачивании не выливается.
2405.
При какой длине l столбика ртути (см. задачу 10.16) в трубке,
поставленной вертикально открытым концом вверх, выпадет
роса?
2406.
Трубку длиной l = 60 см, запаянную с одного конца, погружают
в ртуть вертикально открытым концом вниз. При какой глубине
погружения h в трубке выпадет роса? Температура в трубке не
меняется. Атмосферное давление рa = 76 см рт. ст., относительная
влажность воздуха φ = 80%.
2407.
Паровой котел частично заполнен водой, а частично — смесью
воздуха и насыщенного пара при температуре t1 = 100°С. Начальное давление в котле p1 = Зрa = 300 кПа. Найдите давление р2 в
котле после понижения температуры до t2 = 10°С.
2408.
В закрытом баллоне объемом V = 5,0 л находится смесь из m1 = 0,50 г
водорода и m2 = 8,0 г кислорода при давлении p1 = 2,35*105 Па.
Между газами происходит реакция с образованием воды. Какое
давление р установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры?
2409.
При сжатии некоторой порции влажного воздуха его объем
уменьшился в четыре раза, а давление возросло в три раза. Когда
воздух сжали еще в два раза, давление стало в пять раз больше
первоначального. Температура при сжатии оставалась постоянной. Какова была относительная влажность воздуха φ в самом
начале?
2410.
Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой
кастрюле с кипящей водой?
2411.
Как заставить воду кипеть без нагревания? Как заставить воду
замерзнуть кипением?
2412.
Можно ли расплавить свинец в воде?
2413.
Вода в стакане замерзает при охлаждении до 0°С. Почему же в
некоторых облаках, представляющих собой скопление маленьких
капелек воды, вода не замерзает и при более низких температурах
(например, при -5°С)?
2414.
Капиллярная трубка с очень тонкими стенками подвешена вертикально к чашке рычажных весов. Весы уравновешены. К трубке
подносят снизу сосуд с водой, так что поверхность воды касается
капилляра. Чтобы восстановить равновесие, пришлось увеличить
груз на другой чашке весов на m = 0,14 г. Определите радиус r
капилляра1).
2415.
Легкая незамкнутая жесткая рамка (см. рисунок) плавает на поверхности воды. Какая
сила F и в каком направлении будет действовать на рамку, если капнуть внутрь рамки
мыльным раствором? Коэффициент поверхностного натяжения чистой воды σ1, мыльного раствора σ2, причем σ2 < σ1.
2416.
Действительно ли нельзя носить воду в решете? Пусть тонкие нити
решета протянуты на расстоянии d = 1,0 мм друг от друга. Сколько
воды можно унести в таком круглом решете радиуса r = 10 см?
2417.
Прямоугольная проволочная рамка с массой m, стороны которой
равны а и Ь, касается поверхности воды всеми своими сторонами.
Какую вертикальную силу F необходимо приложить, чтобы оторвать рамку от поверхности воды? Рамка смачивается водой.
2418.
Для удаления жирных пятен материю проглаживают горячим
утюгом, подложив под нее лист бумаги. Почему жир при этом
впитывается в бумагу, а не расходится по материи?
2419.
При смазывании лыжных ботинок их нагревают, чтобы мазь
лучше впитывалась. Как нужно нагревать ботинки — снаружи
или изнутри?
2420.
Капиллярная стеклянная трубка радиуса r и
высоты h соединена с широкой и более высокой трубкой (см. рисунок). Широкая трубка
постепенно заполняется каплями воды, падающими через равные промежутки времени.
Постройте графики изменения уровня воды
в обеих трубках с течением времени и график
изменения разности этих уровней.
2421.
Длинная, открытая с обоих концов тонкостенная капиллярная
трубка радиусом r = 1,0 мм расположена вертикально. Какова
максимально возможная высота h столба воды, находящейся в
трубке?
2422.
Смачиваемый водой кубик массы m = 20 г плавает на поверхности
воды. Длина ребра кубика а = 3,0 см. На каком расстоянии h от
поверхности воды находится нижняя грань кубика?
2423.
На поверхности воды плавают два одинаковых кубика с длиной
ребра а = 1,0 см, изготовленные из смачиваемого водой материала.
Один из кубиков натерли парафином. На сколько один из кубиков
плавает теперь выше? Какой это кубик?
= 2,4 км/с.При вытекании жидкости из отверстия, расположенного у дна открыто-
го цилиндрического сосуда, скорость
опускания уровня жидкости непостоянна (см. задачи 8.24 и 8.25). Однако
Мариотт придумал, как добиться равномерного вытекания жидкости из
цилиндрического сосуда. На рисунке
изображен «сосуд Мариотта»: через
пробку пропущена узкая, открытая с обоих концов трубка, не
доходящая до дна. При этом жидкость из нижнего отверстия
вытекает с постоянной скоростью. Объясните действие «сосуда
Мариотта». Что изменится, если вынуть пробку из малого отверстия 1, расположенного на уровне нижнего конца трубки? Из
отверстия 2, расположенного выше?
2354.
Под водой на глубине h = 5,0 м отломили нижний конец запаянной
стеклянной трубки, и в нее вошло m = 1,95 г воды. Каким былo
давление р0 в запаянной трубке? Объем трубки V = 2,0 см3,
атмосферное давление рa = 105 Па.
2355.
Открытую с двух сторон стеклянную трубку длиной l = 1,0 м
наполовину погружают в ртуть. Затем трубку закрывают сверху
и вынимают. Какой длины х столбик ртути останется в трубке?
Атмосферное давление Н = 750 мм рт. ст.
2356.
В сосуд со ртутью опускают открытую с двух сторон стеклянную
трубку, оставляя над поверхностью ее часть длиной l = 60 см.
Затем трубку закрывают и погружают еще на а = 30 см. Определите высоту h столба воздуха в трубке, если атмосферное давление равно Н = 760 мм рт. ст.
2357.
В левом, запаянном колене U-образной трубки (см. рисунок)
находится столб воздуха высотой h1 = 30 см. Ртуть в обоих коленах
находится на одном уровне. Какой будет высота h2 столба воздуха
в левом колене, если правое долить ртутью доверху? Атмосферное
давление Н = 760 мм рт. ст.
2358.
Цилиндрический сосуд высотой h = 60 см до половины заполнен
ртутью и герметично закрыт крышкой с сифонной трубкой, заполненной ртутью (см. рисунок). Сифон имеет равные колена, и его
трубка кончается у дна сосуда. При каком давлении р воздуха в
сосуде ртуть перестанет вытекать через сифон? На сколько
сантиметров понизится уровень ртути за время истечения? Атмосферное давление Н = 760 мм рт. ст.
2359.
В центре откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной
трубки длиной L = 1,0 м находится столбик ртути длиной h = 20 см.
Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на
l = 10 см. До какого давления р0 была откачана трубка?
2360.
Горизонтальный цилиндрический сосуд разделен на две части
тонким металлическим поршнем. Одна часть сосуда содержит
кислород, другая — такое же по массе количество водорода.
Каково равновесное положение поршня, если длина сосуда
l = 50 см?
2361.
Два баллона с объемами V1 и V2 соединены трубкой с краном. Они
содержат газы при одинаковой температуре Т и давлениях р1 и р2
соответственно. Какое давление р установится в баллонах, если
открыть кран? Температура не изменяется, газы в химическую
реакцию не вступают.
2362.
Компрессор захватывает при каждом качании объем воздуха ΔV
и нагнетает его в резервуар емкостью V. Первоначально давление
в резервуаре равно атмосферному рa. Какое давление pN установится в резервуаре после N качаний компрессора? Считайте, что
температура воздуха при сжатии не изменяется.
2363.
Поршневым воздушным насосом с емкостью ΔV откачивают воздух из сосуда емкостью V. Начальное давление равно атмосферному рa. Определите давление pN в сосуде после N качаний насоса.
Температуру можно считать неизменной.
2364.
Давление воздуха в шинах автомобиля p1 = 500 кПа при температуре t1 = 14°С. Во сколько раз уменьшится площадь соприкосновения колес с дорогой, если после поездки температура в шинах
повысилась до t2 = 57°С? Атмосферное давление рa = 100 кПа.
Изменением объема шины можно пренебречь.
2365.
По газопроводу течет метан (СН4) при давлении р = 2,0*106 Па и
температуре t = 17°С. За время t = 1ч транспортируется m = 32 кг
газа. Площадь поперечного сечения трубы,газопровода S = 6,0 см2.
Какова скорость v движения газа в трубе?
2366.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальный газом
(см. рисунок) в координатах р, Т и р, V. Масса газа постоянна.
2367.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом
(см. рисунок) в координатах р, V и V, Т. Масса газа постоянна.
2368.
Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом
(см. рисунок) в координатах р, Т и V, Т. Масса газа постоянна.
Участки графика 1-2 И 3-4 соответствуют изотермическим процессам.
2369.
Сравните объем идеального газа в состояниях 1 и 2 (см. рисунок).
Масса газа в ходе процесса оставалась неизменной.
2370.
Как менялось давление идеального газа в ходе процесса, график
которого изображен на рисунке? Укажите точки на графике,
соответствующие минимальному и максимальному давлению.
2371.
Как менялась температура идеального газа в ходе процесса,
график которого изображен на рисунке? Укажите точку, в
которой достигалась наибольшая температура (дайте графическое решение).
2372.
Поршень в цилиндре с газом неплотно прилегает к стенке и
пропускает газ наружу. На рисунке показана зависимость объема
газа от температуры при изобарном процессе. Укажите направление процесса.
2373.
Определите температуру идеального газа в состоянии 2 (см. рисунок), если состояния 2 и 4 лежат на одной изотерме. Температуры
T1 и Т3 в состояниях 1 и 3 известны.
2374.
Нагревается или охлаждается газ, расширяющийся по закону:
a) pV2 = const; б) р = const; в) p/V = const?
2375.
Один моль идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 (см.
рисунок). Определите максимальную температуру Tmax газа в ходе
процесса.
2376.
Оболочка аэростата объемом V = 800 м3,
находящегося на поверхности Земли, наполнена водородом на а = 7/8
своего объема при температуре
t1 = 17°С. Аэростат поднялся на высоту, где давление р2 = 80 кПа
и температура t2 = -3°C. Сколько водорода потерял при подъеме
аэростат в результате расширения газа? На поверхности Земли
атмосферное давление p1 = 100 кПа.
2377.
Во сколько раз изменится подъемная сила воздушного шара, если
наполняющий его гелий заменить водородом1)? Весом оболочки
шара можно пренебречь.
2378.
В цилиндре под поршнем площадью S = 100 см2 и массой m1 = 50 кг
находится воздух при температуре t1 = 7°С. Поршень находится
на высоте h1 = 60 см от дна цилиндра. Воздух в цилиндре нагревают
до t2 = 47°С, а на поршень ставят гирю массой m2 = 100 кг. На
сколько опустится или поднимется поршень? Атмосферное давление РA = 100 кПа, трением поршня о стенки цилиндра можно
пренебречь.
2379.
Сколько молекул воздуха выходит из комнаты объемом V = 80 м3
при повышении температуры от t1 = 15°С до t2 = 27°С? Атмосферное давление РA = 105 Па.
2380.
На весах установлены два одинаковых сосуда. Один заполнен
сухим воздухом, а другой — влажным (содержащим водяные
пары). Температуры и давления в обоих сосудах одинаковы. Какой
из сосудов легче?
2381.
В сосуде объемом V = 1,0 л находится азот массой m = 0,28 г.
Азот нагрет до температуры t = 1500°C, при которой 30% всех
молекул азота диссоциируют на атомы. Определите давление р
в сосуде.
2382.
В сосуде находится смесь азота и водорода. При начальной температуре Т азот полностью диссоциирован на атомы, а диссоциацией
водорода можно пренебречь. При нагревании до температуры 2T
оба газа полностью диссоциируют и давление утраивается по
сравнению с начальным. Каково отношение масс азота и водорода
в смеси?
2383.
Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой
доверху. На дне его находится пузырек воздуха. Давление на дно
бака p0 = 0,15 МПа. Каким станет давление р на дно, если пузырек
всплывет? Стенки бака считаются абсолютно жесткими, вода —
несжимаемой.
2384.
Сжимаемость воды (относительное уменьшение ее объема при
увеличении давления на 1 Па) Р = 5,0*10-10. Какой должна
быть площадь S основания цилиндрического бака, чтобы при
решении задачи 9.42 воду действительно можно было считать
несжимаемой? Начальный объем пузырька V0 = 15 мм3.
2385.
Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой
доверху. На дне его находятся два одинаковых пузырька воздуха.
Давление на дно бака p0 = 0,15 МПа. Каким станет это давление,
если всплывет один пузырек? Оба пузырька? Стенки бака считаются абсолютно жесткими, вода — несжимаемой.
2386.
Какой радиус r должен иметь наполненный гелием воздушный шар,
чтобы он мог подняться в воздух, если масса 1 м2 оболочки шара
m0 = 50 г? Температура воздуха t = 27°С, давление рa = 100 кПа.
2387.
Баллон с газом разделен на две части теплоизолирующей перегородкой с малым отверстием1). По разные стороны перегородки все
время поддерживаются температуры T1 и Т2. Определите отношение давлений p1 и р2 в различных частях баллона.
2388.
Поршень массой m находится в равновесии
посередине герметично закрытого цилиндра
(см. рисунок). В каждой половине цилиндра
находится v молей газа, имеющего абсолютную температуру Т. Определите период t малых колебаний поршня, считая, что температура газа при колебаниях остается неизменной. Трением можно пренебречь.
2389.
При t1 = 30°С относительная влажность воздуха φ1 = 80%. Какова
будет относительная влажность φ2, если этот воздух нагреть при
постоянном объеме до t2 = 50°С?
2390.
В помещение нужно подать V = 10000 м3 воздуха с температурой
t1 = 18°С и относительной влажностью φ1 = 50%. Воздух снаружи
имеет температуру t2 = 10°С и относительную влажность φг = 60%.
Осушать или увлажнять придется наружный воздух? Сколько
воды придется при этом сконденсировать или испарить?
2391.
В закрытом сосуде объемом V = 100 л при t = 30° С находится
воздух с относительной влажностью φ1 = 30%. Какой через
некоторое время станет относительная влажность φ2, если в сосуд
влить m = 1,0 г воды? Температура не изменилась.
2392.
В герметично закрытом сосуде объемом V = 1,1 л находятся
m = 100 г кипящей воды и ее пар при температуре 100°С. Воздуха
в сосуде нет. Определите массу пара mп. Зависимостью плотности
воды от температуры можно пренебречь.
2393.
На какую высоту h можно поднять кипящую воду поршневым
насосом? Считайте, что вода при подъеме не остывает.
2394.
В открытом неглубоком сосуде находятся — одна над другой —
две несмешивающиеся жидкости. При атмосферном давлении
температура кипения нижней жидкости 77°С, верхней 100°С. Что
можно сказать о температуре t, при которой начнется кипение в
сосуде? Можно ли ее найти по приведенным в условии данным?
2395.
Температура воздуха t1 = 20°С, точка росы t2 = 10°С. Определите
относительную влажность воздуха φ.
2396.
В цилиндре под поршнем — воздух, имеющий температуру t1 = 10°С
и относительную влажность φ1 = 60%. Какой станет относительная
влажность φ2г этого воздуха после нагревания его до температуры
t2 = 100°С и уменьшения объема втрое?
2397.
Воздух подвергается изотермическому сжатию, при этом его объем
уменьшается в четыре раза. При каком объеме V воздуха начинается конденсация водяного пара? Какая масса m росы выпадает?
Начальный объем V0 = 2,0 м3, температура t = 18°С, относительная
влажность воздуха до сжатия φ0 = 50%.
2398.
Какова плотность насыщенного водяного пара при температуре
100°с?
2399.
Сосуд объемом V = 10 л заполнен сухим воздухом при давлении
p1 = 100 кПа и температуре t1 = 10°С. Каково будет давление р2
влажного воздуха, если в сосуд налить воду массой m = 10 г и
нагреть до температуры t2 = 100°С?
2400.
В кухне развесили много выстиранного белья. На улице моросит
холодный осенний дождь. Быстрее ли высохнет белье, если открыть
форточку?
2401.
Два сосуда наполнены водой до разных
уровней и соединены трубками с кранами
(см. рисунок). Воздух из сосудов откачан.
Что произойдет, если открыть нижний
кран? Верхний?
2402.
В теплоизолированном цилиндре под невесомым поршнем находится вода массой
m = 30 г при температуре t1 = 0°С.
Площадь поршня S = 500 см2, внешнее
давление р = 105 Па. На какую высоту h
поднимется поршень, если находящийся
в цилиндре электронагреватель выделит энергию Q = 25 кДж?
2403.
Известно, что если воду подсолить, то температура ее кипения
повысится. Как при этом изменится плотность паров в пузырьках
кипящей жидкости?
2404.
В запаянной с одного конца горизонтально лежащей трубке находится воздух с относительной влажностью φ0 = 80%, отделенный от атмосферы столбиком ртути длиной l = 76 мм. Какой станет
относительная влажность φ, если трубку поставить вертикально
открытым концом вниз? Температура при этом не меняется,
атмосферное давление рa = 760 мм рт. ст. Ртуть из трубки при
переворачивании не выливается.
2405.
При какой длине l столбика ртути (см. задачу 10.16) в трубке,
поставленной вертикально открытым концом вверх, выпадет
роса?
2406.
Трубку длиной l = 60 см, запаянную с одного конца, погружают
в ртуть вертикально открытым концом вниз. При какой глубине
погружения h в трубке выпадет роса? Температура в трубке не
меняется. Атмосферное давление рa = 76 см рт. ст., относительная
влажность воздуха φ = 80%.
2407.
Паровой котел частично заполнен водой, а частично — смесью
воздуха и насыщенного пара при температуре t1 = 100°С. Начальное давление в котле p1 = Зрa = 300 кПа. Найдите давление р2 в
котле после понижения температуры до t2 = 10°С.
2408.
В закрытом баллоне объемом V = 5,0 л находится смесь из m1 = 0,50 г
водорода и m2 = 8,0 г кислорода при давлении p1 = 2,35*105 Па.
Между газами происходит реакция с образованием воды. Какое
давление р установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры?
2409.
При сжатии некоторой порции влажного воздуха его объем
уменьшился в четыре раза, а давление возросло в три раза. Когда
воздух сжали еще в два раза, давление стало в пять раз больше
первоначального. Температура при сжатии оставалась постоянной. Какова была относительная влажность воздуха φ в самом
начале?
2410.
Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой
кастрюле с кипящей водой?
2411.
Как заставить воду кипеть без нагревания? Как заставить воду
замерзнуть кипением?
2412.
Можно ли расплавить свинец в воде?
2413.
Вода в стакане замерзает при охлаждении до 0°С. Почему же в
некоторых облаках, представляющих собой скопление маленьких
капелек воды, вода не замерзает и при более низких температурах
(например, при -5°С)?
2414.
Капиллярная трубка с очень тонкими стенками подвешена вертикально к чашке рычажных весов. Весы уравновешены. К трубке
подносят снизу сосуд с водой, так что поверхность воды касается
капилляра. Чтобы восстановить равновесие, пришлось увеличить
груз на другой чашке весов на m = 0,14 г. Определите радиус r
капилляра1).
2415.
Легкая незамкнутая жесткая рамка (см. рисунок) плавает на поверхности воды. Какая
сила F и в каком направлении будет действовать на рамку, если капнуть внутрь рамки
мыльным раствором? Коэффициент поверхностного натяжения чистой воды σ1, мыльного раствора σ2, причем σ2 < σ1.
2416.
Действительно ли нельзя носить воду в решете? Пусть тонкие нити
решета протянуты на расстоянии d = 1,0 мм друг от друга. Сколько
воды можно унести в таком круглом решете радиуса r = 10 см?
2417.
Прямоугольная проволочная рамка с массой m, стороны которой
равны а и Ь, касается поверхности воды всеми своими сторонами.
Какую вертикальную силу F необходимо приложить, чтобы оторвать рамку от поверхности воды? Рамка смачивается водой.
2418.
Для удаления жирных пятен материю проглаживают горячим
утюгом, подложив под нее лист бумаги. Почему жир при этом
впитывается в бумагу, а не расходится по материи?
2419.
При смазывании лыжных ботинок их нагревают, чтобы мазь
лучше впитывалась. Как нужно нагревать ботинки — снаружи
или изнутри?
2420.
Капиллярная стеклянная трубка радиуса r и
высоты h соединена с широкой и более высокой трубкой (см. рисунок). Широкая трубка
постепенно заполняется каплями воды, падающими через равные промежутки времени.
Постройте графики изменения уровня воды
в обеих трубках с течением времени и график
изменения разности этих уровней.
2421.
Длинная, открытая с обоих концов тонкостенная капиллярная
трубка радиусом r = 1,0 мм расположена вертикально. Какова
максимально возможная высота h столба воды, находящейся в
трубке?
2422.
Смачиваемый водой кубик массы m = 20 г плавает на поверхности
воды. Длина ребра кубика а = 3,0 см. На каком расстоянии h от
поверхности воды находится нижняя грань кубика?
2423.
На поверхности воды плавают два одинаковых кубика с длиной
ребра а = 1,0 см, изготовленные из смачиваемого водой материала.
Один из кубиков натерли парафином. На сколько один из кубиков
плавает теперь выше? Какой это кубик?