РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Избранные главы физики

 

Задания к расчетно-графической работе

для студентов по направлению подготовки бакалавров

«Строительство (270800)»

Очной формы обучения

 

 

БРЯНСК 2012


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Кафедра «Физика»

 

 

Утверждены научно-методическим

советом БГИТА

протокол №___ от ___________ 2012 года

 

Избранные главы физики

 

Задания к расчетно-графической работе

для студентов по направлению подготовки бакалавров

«Строительство (270800)»

Очной формы обучения

 

 

БРЯНСК 2012


УДК 53

 

Избранные главы физики. Задания к расчетно-графической работе для студентов по направлению подготовки бакалавров «Строительство (270800)» очной формы обучения / Брянская гос. инж.-технол. акад. Сост. Ю.А. Ивашкин, Э.В. Бабкова, В.А. Матанцева, С.П. Симохин. – Брянск: БГИТА, 2012. – 18 с.

 

 

В сборнике приведены задания к расчетно-графической работе по курсу «Избранные главы физики» для студентов по направлению подготовки бакалавров «Строительство (270800)» очной формы обучения. Все задания РГР разбиты на разделы, соответствующие программе изучаемой дисциплины. Приведен список рекомендуемой литературы.

Для студентов бакалавриата очной формы обучения

 

 

Рецензент

Парфенов С.Г., зав. кафедрой строительных конструкций,

профессор, канд. тех. наук

 

Рекомендованы редакционно-издательской и методической комиссиями

строительного факультета БГИТА

Протокол № ___ от _____________2012 года

 


УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ

 

1. За время изучения курса «Избранные главы физики» студент должен выполнить и защитить при собеседовании с преподавателем расчётно-графическую работу (РГР). Срок выполнения РГР определен учебным планом, с которым студентов необходимо ознакомить на первом практическом занятии в третьем семестре.

2. Номер варианта РГР задаётся преподавателем. Номера задач варианта определяются по таблице.

3. Расчетно-графическая работа выполняется в отдельной тетради или на листах формата А4 (по согласованию с преподавателем). На титульном листе должны быть указаны:

1) наименование дисциплины;

2) тема расчётно-графической работы;

3) номер варианта;

4) наименование факультета, специальности и номер группы;

5) фамилия, имя и отчество студента.

4. Перед выполнением задания необходимо переписать его условие (полностью, без сокращений), а затем приступать к решению. Все основные положения, приводимые при решении задач, должны сопровождаться краткими, но ёмкими пояснениями. В тех случаях, когда это возможно, следует сделать чертёж, выполненный с помощью чертёжных принадлежностей.

5. Решать задачи следует в общем виде (выразить искомую величину в буквенных обозначениях в виде рабочей формулы).

6. После получения рабочей формулы для её проверки необходимо воспользоваться правилом размерностей. Суть этого правила заключается в том, что любая формула имеет физический смысл тогда и только тогда, когда единицы измерения величин (а также отдельных слагаемых) в формуле по обе стороны от знака равенства одинаковы.

7. Числовые значения величин, выраженные в единицах СИ, подставляются в рабочую формулу и производятся вычисления.

8. Результат вычислений (ответ) записывается с использованием кратных и дольных приставок.


Таблица вариантов к ргр

 

№ варианта Номер задачи
1.1 2. 1 3.1 4.1 5.1 6.1
1.2 2.2 3.2 4.2 5.2 6.2
1.3 2.3 3.3 4.3 5.3 6.3
1.4 2.4 3.4 4.4 5.4 6.4
1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5
1.5 2.6 3.6 4.6 5.6 6.6
1.7 2.7 3.7 4.7 5.7 6.7
1.8 2.8 3.8 4.8 5.8 6.8
1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 6.9
1.10 2.10 3.10 4.10 5.10 6.10
1.11 2.11 3.11 4.11 5.11 6.11
1.12 2.12 3.12 4.12 5.12 6.12
1.13 2.13 3.13 4.13 5.13 6.13
1.14 2.14 3.14 4.14 5.14 6.14
1.15 2.15 3.15 4.15 5.15 6.15
1.16 2.16 3.16 4.16 5.16 6.16
1.17 2.17 3.17 4.17 5.17 6.17
1.18 2.18 3.18 4.18 5.18 6.18
1.19 2.19 3.19 4.19 5.19 6.19
1.20 2.20 3.20 4.20 5.20 6.20
1.21 2.21 3.21 4.21 5.21 6.21
1.22 2.22 3.22 4.22 5.22 6.22
1.23 2.23 3.23 4.23 5.23 6.23
1.24 2.24 3.24 4.24 5.24 6.24
1.25 2.25 3.25 4.25 5.25 6.25

 


РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Раздел 1. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

 

1.1Диск массой m = 10 кг и радиусом R = 50 см, был раскручен до частоты n = 360 об/мин. Под действием силы трения диск остановился через время t = 20 с. Найти момент сил трения Mz, считая его постоянным. (Mz = 4,71 Н×м)

1.2Определить момент инерции тела Jz, относительно оси вращения ОZ, если под действием момента силы Mz = 150 H∙м за время t = 1 мин оно увеличило частоту вращения от ν1 = 60 с-1 до ν2 = 180 с-1. (Jz = 11,9 кг×м2)

1.3Определить момент инерции тела Jz, относительно оси вращения ОZ, если под действием момента силы трения Mz = 120 H∙м за время t = 10 с оно уменьшило частоту вращения от ν1 = 180 с-1 до ν2 = 60 с-1. (Jz = 1,59 кг×м2)

1.4Однородный сплошной диск массой m = 800 г и радиусом R = 20 см остановился под действием момента силы трения Mz = 10 Н·м за время t = 4 с. Определить начальную угловую скорость w0 маховика. (w0 = 2500 рад/с)

1.5Каков момент инерции Jz маховика относительно оси его вращения OZ, если он под действием момента силы относительно этой оси Mz = 200 H∙м за время t = 5 с увеличил частоту вращения от нуля до ν = 18 с-1. (J = 8,84 кг×м2)

1.6Сплошной цилиндр, расположенный горизонтально, может вращаться вокруг оси, совпадающей с осью цилиндра. Масса цилиндра m1 = 12 кг. На цилиндр намотан шнур, к которому привязана гиря массой m2 = 1 кг. С каким ускорением а будет опускаться гиря? (а = 1,64 м/с2)

1.7Маховик в виде сплошного диска массой m = 4 кг и радиусом R = 20 см начинает вращаться с угловой скоростьюw = 750 рад/с под действием момента силы. Определить момент силы Mz через t = 5 с после начала вращения. (Mz = 12 Н·м)

1.8На обод маховика диаметром D = 60 см намотан шнур, к концу которого приложена сила F. Он, вращаясь равноускоренно, за время t = 3 с изменил угловую скорость от w0 = 0 до w = 9 рад/с. Момент инерции Jz = 0,2 кг×м2. Определить приложенную силу. (F = 2 Н)

1.9

Z
d2
d1
A
B
Стержень с моментом инерции Jz = 10 кг∙м2 может вращаться вокруг оси OZ, перпендикулярной плоскости чертежа. На тело в точках А и В действуют силы F1 = 100 H и F2 = 40 Н. Расстояния от точек А и В до оси равны d1 = 80 см и d2 = 30 см. Найти общий момент Mz этих сил относительно оси OZ и угловое ускорение e тела. (Mz = 68 Н×м, e = 6,8 рад/с2)

1.10Колесо массой m = 2 кг и диаметром D = 1 м, представляет собой тонкий обруч со спицами, массой которых можно пренебречь, вращающийся вокруг оси OZ. Какую силу F нужно приложить к обручу, чтобы угловое ускорение колеса было равно ε = 3 рад/с2? (F = 3 H)

1.11Маховик (в виде диска) диаметром D = 40 см и массой т1 = 0,1 кг может вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через центр масс. На обод маховика намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m2 = 2 кг. Определить с каким ускорением а будет опускаться груз. (а = 9,57 м/с2)

1.12Шар массой m = 2 кг и радиусом R = 20 см начинает вращаться с угловой скоростью w = 625 рад/с под действием момента силы Mz . Определить момент силы шара Mz через t = 2 с после начала вращения. (Mz = 10 Н·м)

1.13

А
F
a
O
Z
Стержень с моментом инерции Jz = 10 кг∙м2 может вращаться вокруг оси OZ, перпендикулярной плоскости рисунка. В точке А на расстоянии L = 1 м от оси под углом a = 450 к линии ОА действует сила F = 50 Н. Найти момент Mz этой силы относительно оси OZ и угловое ускорение e тела. (Mz = 35,4 Н×м, e = 3,54 рад/с2)

1.14По касательной к шкиву маховика в виде однородного диска диаметром D = 80 см и массой m = 40 кг приложена сила F = 1 кН. Определить угловое ускорение ε и частоту вращения n маховика через время t = 10 с после начала действия силы, если радиус r шкива равен 12 см. Силой трения пренебречь. (e = 37,5 рад/с2, п = 60 об/с)

1.15Тело, имеющее момент инерции Jz = 50 кг·м2, вращается с частотой n = 10 об/c. Какой момент силы Mz следует приложить к телу, чтобы частота вращения увеличилась вдвое за время t = 20 с? (Mz = 157 Н×м)

1.16Однородный стержень длиной ℓ = 1 м и массой m = 0,5 кг вращается в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину стержня. Найти угловое ускорение ε и частоту вращения n стержня в момент времени t = 5 с под действием вращающего момента Mz = 0,05 Н·м. (e = 1,2 рад/с2, п ≈ 0,96 об/с)

1.17Каков момент инерции Jz маховика (сплошного диска), если под действием силы натяжения F = 1 кН троса, намотанного на маховик, он за время t = 15 c изменил угловую скорость от w0 = 0 до w = 30 рад/с? Диаметр маховика D = 50 см. (Jz = 125 кг×м2)

1.18Маховик, имеющий форму диска массой m = 30 кг и радиусом R = 10 см, был раскручен до частоты n = 300 об/мин. Под действием силы трения диск остановился через время t = 20 с. Найти момент сил трения Mz, считая его постоянным. (Mz = 0,24 Н×м)

1.19С какой силой F нужно тянуть за нить, намотанную на блок в виде сплошного диска радиусом R = 8 см и массой m = 200 г, чтобы сообщить ему угловое ускорение ε = 2 рад/c2? (F = 16 мH)

1.20Диск радиусом R = 30 см и массой m = 10 кг вращается с частотой n = 5 об/c. Какой момент силы Mz следует приложить, чтобы диск остановился за время t = 10 с? (Mz = 1,41 Н×м)

1.21Маховик в виде колеса (тонкий обруч) массой m = 1,5 кг и радиусом R = 1 м вращается с угловой скоростью w =10 рад/с. Под действием силы трения за время t = 10 с угловая скорость маховика уменьшилась до нуля. Определить момент силы трения Mz. (Mz = 1,7 Н×м)

1.22

А
F
a
O
Z
Стержень с моментом инерции Jz = 20 кг∙м2 может вращаться вокруг оси OZ, перпендикулярной плоскости рисунка. В точке А на расстоянии L = 1,2 м от оси под углом a = 300 к линии ОА действует сила F = 80 Н. Найти момент Mz этой силы относительно оси OZ и угловое ускорение e тела. (Mz = 48 Н×м, e = 2,4 рад/с2)

1.23Молотильный барабан вращается с частотой f = 20 с-1. Момент инерции барабана относительно оси вращения Iz = 30 кг·м2. Определить момент силы относительно оси вращения Mz, под действием которого барабан остановится за время t = 200 с. (Mz = 18,85 Н×м)

1.24Определить момент силы Мz, который необходимо приложить к блоку, вращающемуся с частотой n = 12 об/с, чтобы он остановился через время t = 8 с. Диаметр блока D = 20 см. Массу блока m = 6 кг считать равномерно распределенной по ободу. (Мz = 0,57 Н×м)

1.25Определить момент инерции Jz тела, относительно оси вращения ОZ, если под действием момента силы трения Mz = 100 H∙м за время t = 1 мин оно уменьшило частоту вращения от ν1 = 180 об/с до нуля. (Jz = 5,31 кг×м2)

 

Раздел 2. Абсолютно упругий и неупругий удары

 

2.1Две шайбы одинаковой массы движутся навстречу друг другу. После абсолютно упругого удара шайбы разлетаются в разные стороны со скоростями u1 = 5 м/с и u2 = 3 м/с. Определить скорости v1 и v2 шайб до удара. (v1 = 3 м/с, v2 = 5 м/с)

2.2На идеально гладкой горизонтальной плоскости лежит тело массой m1 = 10 кг. На него налетает тело массой m2 = 5 кг, скорость которого v2 = 5 м/c. Между телами происходит упругий центральный удар. Определить скорости u1 и u2 тел после удара. (и1 = 3,33 м/с, и2 = 1,67 м/с)

2.3Два тела массами m1 = 2 кг и m2 = 4 кг движутся в одном направлении со скоростями v1 = 2 м/с и v2 = 6 м/с. Найти скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 7,33 м/с, и2 = 3,33 м/с)

2.4Упругая шайба, движущаяся со скоростью v1 = 5 м/c, налетает на покоящуюся шайбу такой же массы. Найти скорости u1 и u2 шайб после центрального удара. (и1 = 0, и2 = 5 м/с)

2.5Две одинаковые шайбы движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 5 м/с и v2 = 8 м/c. Найти их скорости u1 и u2 после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 8 м/с, и2 = 5 м/с)

2.6Тело массой m1 = 5 кг покоится. На него налетает другое тело массой m2 = 3 кг, движущееся со скоростью v2 = 1 м/c. Определить скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 0,57 м/с, и2 = 0,43 м/с)

2.7Тело массой 2,5 кг, движущееся со скоростью3 м/с, ударяется о неподвижное тело массой 5 кг. Определить скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 1 м/с, и2 = 2 м/с)

2.8Предмет массой m1 = 5 кг движется со скоростью v1 = 1 м/с и сталкивается с покоящимся предметом массой m2 = 3 кг. Определить скорости u1 и u2 предметов после удара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным. (и1 = 0,25 м/с, и2 = 1,25 м/с

2.9Два тела массами m1 = 2 кг и m2 = 3 кг движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 3 м/с и v2 = 2 м/с. Найти скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 3 м/с, и2 = 2 м/с)

2.10Два тела массами m1 = 1 кг и m2 = 2 кг движутся в одном направлении со скоростями v1 = 6 м/с и v2 = 2 м/с. Найти скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 0,67 м/с, и2 = 4,67 м/с)

2.11Два тела массами m1 = m2 = 40 г движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 3 м/с и v2 = 8 м/с. Определить их скорости u1 и u2 после абсолютно упругого удара. (и1 = 8 м/с, и2 = 3 м/с)

2.12Два тела массами m1 = 2 кг и m2 = 3 кг движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 2 м/с и v2 = 6 м/с. Найти скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 7,6 м/с, и2 = 0,4 м/с)

2.13На идеально гладкой горизонтальной плоскости лежит тело массой m1 = 2 кг. На него налетает тело массой m2 = 4 кг, скорость которого v2 = 5 м/c. Между телами происходит упругий центральный удар. Определить скорости u1 и u2 тел после удара. (и1 = 6,67 м/с, и2 = 1,67 м/с)

2.14Два тела массами m1 = m2 = 3 кг движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 8 м/с и v2 = 3 м/c. Определить их скорости u1 и u2 после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 3 м/с, и2 = 8 м/с)

2.15Два тела массами m1 = 5 кг и m2 = 3 кг движутся в одном направлении со скоростями v1 = 4 м/с и v2 = 3 м/с. Найти скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 3,25 м/с, и2 = 4,25 м/с)

2.16Шар массой m1 = 200 г, движущийся со скоростью v1 = 10 м/с, сталкивается с неподвижным шаром массой m2 = 800 г. Удар прямой, центральный, абсолютно упругий. Определить скорости u1 и u2 шаров после столкновения. (и1 = 6 м/с, и2 = 4 м/с)

2.17Вагонетка массой m1 = 20 т, движущаяся со скоростью v1 = 36 км/ч, налетает на неподвижную вагонетку массой m2 = 40 т. Считая удар абсолютно упругим, определить скорости u1 и u2 вагонеток после удара. (и1 = 3,33 м/с, и2 = 6,67 м/с)

2.18Шайба, движущаяся со скоростью v1 = 5 м/с, догоняет другую шайбу, движущуюся со скоростью v2 = 2 м/с. Определить скорости u1 и u2 шайб после абсолютно упругого центрального удара, если масса первой шайбы в два раза больше массы второй шайбы. (и1 = 3 м/с, и2 = 6 м/с)

2.19Тело массой m1 = 1 кг движется со скоростью v1 = 4 м/с и сталкивается с телом массой m2 = 2 кг, движущимся навстречу ему со скоростью v2 = 3 м/с. Определить скорости u1 и u2 тел после удара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным. (и1 = 5,33 м/с, и2 = 1,67 м/с)

2.20Тело массой m1 = 2 кг движется со скоростью v1 = 3 м/с и догоняет другое тело, движущееся со скоростью v2 = 1 м/с. Найти массу m2 второго тела, если после абсолютно упругого удара первое тело остановилось.(m2 = 2 кг)

2.21После абсолютно упругого удара две одинаковые шайбы разлетелись в разные стороны со скоростями u1 = 5 м/с и u2 = 10 м/с. Определить скорости v1 и v2 шайб до удара. (v1 = 10 м/с, v2 = 5 м/с)

2.22Две тележки массами m1 = 40 кг и m2 = 60 кг движутся навстречу друг другу. Найти скорости u1 и u2 тележек до удара, если после абсолютно упругого удара тележки движутся в разные стороны со скоростями v1 = 2 м/с и v2 = 3 м/с. (и1 = 1 м/с, и2 = 4 м/с)

2.23Тело массы m1 = 1 кг, движущееся со скоростью v1 = 3 м/с, сталкивается с покоящимся телом массы m2 = 2 кг. Найти скорости u1 и u2 тел после столкновения. Столкновение считать абсолютно упругим, центральным. (и1 = 1 м/с, и2 = 2 м/с)

2.24Два тела с массами m1 = 2 кг и m2 = 4 кг движутся навстречу друг другу с одинаковыми скоростями v1 = v2 = 3 м/с. Определить скорости u1 и u2 тел после абсолютно упругого центрального удара. (и1 = 5 м/с, и2 = 1 м/с)

2.25Два тела движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 2 м/с и v2 = 4 м/с. Масса второго тела в три раза больше, чем первого. Найти скорости u1 и u2 тел после центрального абсолютно упругого удара. (и1 = 7 м/с, и2 = 1 м/с)

 

Раздел 3. Мощность тепловых потерь двухслойной конструкции

 

Рассчитать тепловые потери двухслойной конструкции площадью Sс толщиной наружного и внутреннего слоев ΔX1 и ΔX2, имеющих коэффициенты теплопроводности l1 и l2 соответственно. Определить температуру на границе слоев. Температура снаружи конструкции Т1 = -200С, на границе между слоями Т2, внутри конструкции Т3 = +200С.

 

Задача S, м2 ΔX1,м ΔX2,м l1, Вт/м∙К l2, Вт/м∙К
3.1 0,37 0,06 Кирпич пустотелый – 0,44 ПВХ – 0,19
3.2 0,12 0,04 Кирпич силикатный – 0,81 Штукатурка цементная – 0,9
3.3 0,37 0,03 Кирпич шлаковый – 0,58 Битум – 0,47
3.4 0,51 0,10 Кирпич силикатный – 0,81 Гипс строительный – 0,35
3.5 0,34 0,05 Бетон сплошной – 1,75 Древесина — доски – 0,15
3.6 0,45 0,05 Бетон на каменном щебне – 1,3 ПВХ – 0,19
3.7 0,42 0,07 Бетон на песке – 0,7 Пробковые листы легкие – 0,035
3.8 0,23 0,02 Пенобетон – 0,3 Гудрон - 0,3
3.9 0,48 0,01 Керамзитобетон – 0,2 Рубероид – 0,17
3.10 0,27 0,09 Древесина твердых пород – 0,2 Стекловолокно – 0,036
3.11 0,37 0,04 Кирпич пустотелый – 0,44 Штукатурка цементная – 0,9
3.12 0,51 0,05 Кирпич силикатный – 0,81 Древесина — доски – 0,15
3.13 0,25 0,01 Кирпич шлаковый – 0,58 Гудрон - 0,3
3.14 0,63 0,07 Кирпич силикатный – 0,81 ПВХ – 0,19
3.15 0,42 0,06 Бетон сплошной – 1,75 Стекловолокно – 0,036
3.16 0,38 0,004 Бетон на каменном щебне – 1,3 Рубероид – 0,17
3.17 0,28 0,03 Бетон на песке – 0,7 Пробковые листы легкие – 0,035
3.18 0,22 0,02 Пенобетон – 0,3 Штукатурка цементная – 0,9
3.19 0,43 0,01 Керамзитобетон – 0,2 Битум – 0,47
3.20 0,19 0,04 Древесина твердых пород – 0,2 Штукатурка сухая – 0,21
3.21 0,51 0,08 Кирпич пустотелый – 0,44 Штукатурка цементная – 0,9
3.22 0,51 0,07 Кирпич силикатный – 0,81 Древесина — доски – 0,15
3.23 0,25 0,04 Кирпич шлаковый – 0,58 Гипс строительный – 0,35
3.24 0,37 0,06 Кирпич силикатный – 0,81 Стекловолокно – 0,036
3.25 0,41 0,09 Бетон сплошной – 1,75 Битум – 0,47


Раздел 4. Мощность тепловых потерь трехслойной конструкции

Рассчитать тепловые потери трехслойной конструкции площадью Sс толщиной наружного, среднего и внутреннего слоев ΔX1, ΔX2, ΔX3, имеющих коэффициенты теплопроводности l1, l2, l3 соответственно. Определить температуру на границах слоев. Температура снаружи конструкции Т1 = -200С, на границе между слоями Т2 и Т3, внутри конструкции Т4 = +200С. Тепловым сопротивлением на границах между слоями пренебречь.

 

Задача S, м2 ΔX1,м ΔX2,м ΔX3,м l1, Вт/м∙К l2, Вт/м∙К l3, Вт/м∙К
4.1 0,51 0,08 0,04 Кирпич пустотелый – 0,44 Пенопласт резопен ФРП – 0,045 Штукатурка сухая – 0,21
4.2 0,25 0,07 0,06 Кирпич силикатный – 0,81 Каучук вспененный – 0,03 Штукатурка цементная – 0,9
4.3 0,37 0,06 0,05 Кирпич шлаковый – 0,58 Вата минеральная легкая – 0,045 Битум – 0,47
4.4 0,51 0,04 0,05 Кирпич силикатный – 0,81 Картон строительный многослойный – 0,13 Гипс строительный – 0,35
4.5 0,34 0,09 0,07 Бетон сплошной – 1,75 Опилки - засыпка – 0,095 Древесина - доски – 0,15
4.6 0,55 0,05 0,03 Бетон на каменном щебне – 1,3 Пенопласт ПС-1 – 0,037 ПВХ – 0,19
4.7 0,22 0,04 0,04 Бетон на песке – 0,7 Пенопласт резопен ФРП – 0,045 Пробковые листы легкие – 0,035
4.8 0,43 0,08 0,01 Пенобетон – 0,3 Стружки - набивка – 0,12 Гудрон - 0,3
4.9 0,21 0,08 0,02 Керамзитобетон – 0,2 Полистирол -0,082 Рубероид – 0,17
4.10 0,55 0,03 0,04 Древесина твердых пород – 0,2 Стекловата – 0,05 Стекловолокно – 0,036
4.11 0,51 0,04 0,06 Кирпич пустотелый – 0,44 Войлок шерстяной – 0,045 Гипс строительный – 0,35
4.12 0,25 0,03 0,05 Кирпич силикатный – 0,81 Картон теплоизолированный БТК-1 – 0,04 Древесина - доски – 0,15
4.13 0,37 0,09 0,02 Кирпич шлаковый – 0,58 Вата минеральная легкая – 0,045 Гудрон - 0,3
4.14 0,51 0,06 0,05 Кирпич силикатный – 0,81 Каучук фторированный - 0,055 ПВХ – 0,19
4.15 0,45 0,04 0,03 Бетон сплошной – 1,75 Опилки - засыпка – 0,095 Стекловолокно – 0,036
4.16 0,26 0,07 0,02 Бетон на каменном щебне – 1,3 Стружки - набивка – 0,12 Рубероид – 0,17
4.17 0,23 0,03 0,05 Бетон на песке – 0,7 Ипорка (вспененная смола) - 0,038 Пробковые листы легкие – 0,035
4.18 0,48 0,05 0,02 Пенобетон – 0,3 Каучук натуральный – 0,042 Штукатурка цементная – 0,9
4.19 0,67 0,05 0,03 Керамзитобетон – 0,2 Гравий (наполнитель) – 0,93 Битум – 0,47
4.20 0,32 0,02 0,06 Древесина твердых пород – 0,2 Пенопласт ПХВ-1 – 0,05 Штукатурка сухая – 0,21
4.21 0,51 0,07 0,03 Кирпич пустотелый – 0,44 Поролон – 0,04 Штукатурка цементная – 0,9
4.22 0,25 0,04 0,05 Кирпич силикатный – 0,81 Стекловата – 0,05 Древесина - доски – 0,15
4.23 0,51 0,09 0,03 Кирпич шлаковый – 0,58 Каучук натуральный – 0,042 Гипс строительный – 0,35
4.24 0,51 0,04 0,02 Кирпич силикатный – 0,81 Пенопласт ПС-4 – 0,04 Стекловолокно – 0,036
4.25 0,68 0,09 0,01 Бетон сплошной – 1,75 Картон теплоизолированный БТК-1 – 0,04 Битум – 0,47

Раздел 5. Действие магнитного поля на проводник с током

и движущийся заряд

5.1Радиус кривизны траектории, по которой движется электрон в магнитном поле с индукцией В = 0,1 Тл, равен R = 0,5 см. Определить силу, действующую на электрон со стороны магнитного поля. (F = 1,4 пН)

5.2Прямой проводник с током I = 25 A расположен во внешнем однородном магнитном поле перпендикулярно силовым линиям. Какова индукция магнитного поля, если на каждый метр проводника со стороны поля действует сила 10 мН? (В = 0,4 мТл)

5.3Заряд частицы, движущейся по окружности радиусом 5 см в магнитном поле со скоростью 2×105 м/с, в два раза больше элементарного заряда. Энергия этой частицы 10 кэВ. Определить индукцию магнитного поля. (В = 1 Тл)

5.4Какова сила взаимодействия двух прямых проводников с токами I1 = 1 A, I2 = 10 А, скрещенных под прямым углом и отстоящих друг от друга на расстоянии d = 10 см? (F = 0)

5.5Электрон, обладая скоростью v = 5×103 м/с влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 1 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить нормальное ап и тангенциальное аt ускорения электрона. (ап = 8,8×1011 м/с2, аt = 0)

5.6На проводник длиной ℓ = 10 см с током I = 12 А со стороны внешнего магнитного поля действует сила F = 1,6 мН. Определить индукцию магнитного поля, если угол между направлением тока и силовыми линиями поля a = 300. (В = 2,67 мТл)

5.7Электрон движется в вакууме со скоростью v = 3×106 м/с в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1 Тл. Какова сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости и линиями магнитной индукции равен 900? (F = 4,8×10-14 Н)

5.8По горизонтально расположенному проводнику длиной ℓ = 20 см и массой т = 4 г течет ток 10 А. Проводник находится во внешнем магнитном поле такой величины и направления, что сила тяжести уравновешивается силой Ампера. Определить индукцию и направление внешнего магнитного поля. (В = 20 мТл)

5.9Протон и a-частица влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Сравнить радиусы окружностей, которые описывают частицы, если у них одинаковые скорости. (Ra/Rp = 2)

5.10Во сколько раз изменится сила взаимодействия двух бесконечно длинных параллельных проводников с токами, если расстояние между ними и силу тока соответственно увеличить в два раза? (F2/F1 = 2)

5.11Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией В = 0,5 Тл по окружности. Сколько оборотов N сделает электрон за время t = 1 c? (N = 20×109 об)

5.12Во сколько раз заряд частицы, движущейся со скоростью v = 106 м/с в магнитном поле с индукцией В = 0,3 Тл по окружности радиусом R = 4 см, больше элементарного электрического заряда? Энергия частицы W = 12 кэВ. (q/e = 2)

5.13Два параллельных бесконечно длинных проводника с токами I1 = I2 находятся на расстоянии 2 см друг от друга и взаимодействуют с силой F = 1 мН на каждый метр их длины. Определить силу тока в проводниках. (I = 10 А)

5.14Шины генератора представляют собой две параллельных металлических полосы длиной ℓ = 2 м каждая, отстоящие друг от друга на расстоянии d = 20 см. Определить силу F взаимного отталкивания шин в случае короткого замыкания, когда по ним протекает ток I = 10 кА. (F = 0,2 кН)

5.15Частица с зарядом q = 1,6×10-19 Кл движется в магнитном поле с индукцией В = 0,3 Тл по окружности радиусом R = 10 см со скоростью v = 20 м/с. Найти энергию частицы. (W = 4,8×10-20 Дж)

5.16Два параллельных проводника длиной ℓ = 1 м каждый находятся на расстоянии d = 1 см друг от друга и взаимодействуют с силой F = 1 мН. Определить силу тока в проводах, если I1 = I2. (I = 7 А)

5.17Ион, несущий один элементарный заряд, влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,2 Тл перпендикулярно линиям поля и движется по окружности радиусом R = 10 см. Определить момент импульса L иона. (L = 3,2×10-22 кг×м2/с)

5.18Два одинаковых квадратных контура со стороной а = 0,2 м лежат в параллельных плоскостях, причем расстояние между плоскостями d = 2 мм. По контурам текут одинаковые токи I = 10 А в каждом. Найти силу взаимодействия контуров. (F = 8 мН)

5.19Найти угловую скорость вращения электрона по окружности в магнитном поле с индукцией В = 0,02 Тл. (w = 3,7×109 рад/с)

5.20По двум тонким проводам изогнутым в виде кольца радиусом R = 10 см текут одинаковые токи I = 10 А в каждом. Плоскости, в которых лежат кольца, параллельны, а расстояние между центрами d = 1 мм. Найти силу взаимодействия этих колец. (F = 12,56 мН)

5.21На заряженную частицу массой т = 9,1×10-31 кг, движущуюся по окружности радиусом R = 1 см в магнитном поле с индукцией В = 0,2 Тл действует сила F = 12,3 пН. Определить заряд частицы. (q = 1,67×10-19 Кл)

5.22Прямолинейный проводник, по которому идет ток I = 10 А, помещен в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,3 Тл. Угол между направлением тока и вектором равен a = 300. С какой силой F действует магнитное поле на участок проводника длиной ℓ = 40 см? (F = 0,6 Н)

5.23Нормальное ускорение a-частицы, движущейся в однородном магнитном поле равно ап = 2×1010 м/с2. Определить индукцию магнитного поля В, если скорость a-частицы v = 1,4 км/с. (В = 0,3 Тл)

5.24Два параллельных проводника длиной ℓ = 5 м каждый расположены на расстоянии d = 10 см друг от друга. По проводникам пропускают одинаковые токи I1 = I2 = 30 А. Определить силу взаимодействия F проводников. (F = 9 мН)

5.25Протон, движущийся в однородном магнитном поле по окружности за 1 с делает N = 25×107 оборотов. Определить индукцию магнитного поля. (В = 16,4 Тл)

 

 

Раздел 6. Спектральные закономерности атома водорода

 

6.1Найти наибольшую и наименьшую длину волны излучения, возникающего при переходе электрона в атоме водорода с пятого энергетического уровня в основное состояние (учесть возможность перехода через промежуточные уровни). (lmin = 94 нм; lmax = 121 нм)

6.2Спектр испускания водорода в видимом диапазоне содержит несколько спектральных линий. Какие переходы электрона в атоме водорода приводят к возникновению этих линий? Вычислить диапазон длин волн этих линий. ( нм)

6.3Найти кинетическую энергию электрона, находящегося на k-й орбите атома водорода, для k = 1, 2, 3 и ∞. (Е1 = 13,6 эВ; Е2 = 3,4 эВ; Е3 = 1,51 эВ; Еµ = 0)

6.4Найти наименьшую и наибольшую длины волн спектральных линий водорода в видимой области спектра. (lmin = 365 нм; lmax = 656 нм)

6.5Найти наибольшую длину волны в ультрафиолетовой области спектра водорода. (l = 121 нм)

6.6Какую наименьшую энергию (в электрон-вольтах) должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов спектр водорода имел три спектральных линии. Найти длину волны этих линий. (Е = 12,03 эВ; l1 = 121 нм; l2 = 102,6 нм; l3 = 656,3 нм)

6.7В каких пределах должны лежать длины волн монохроматического света, чтобы при возбуждении атома водорода квантами этого света наблюдалось три спектральных линии. ( нм)

6.8Рассчитать энергию и длину волны фотона, поглощение которого вызывает переход электрона в атоме водорода из основного состояния на второй энергетический уровень. (Е = 10,3 эВ; l = 121 нм)

6.9На сколько изменилась кинетическая энергия электрона в атоме водорода при излучении атомов фотона с длиной волны 486 нм. (DЕ = 2,55 эВ)

6.10Рассчитать энергию и длину волны фотона, поглощение которого вызывает переход электрона в атоме водорода из основного состояния на пятый энергетический уровень. (Е = 0,544 эВ; l = 94 нм)

6.11Вычислить энергию и длину волны фотона, испускаемого однократно ионизированным атомом гелия при переходе электрона с третьего энергетического уровня на первый. К какой области спектра относится это излучение. (Е = 12,2 эВ; l = 102 нм)

6.12Электрон в атоме водорода находится на пятом энергетическом уровне. Чему равна его энергия. (Ответ выразить в электрон-вольтах) Излучение с какой длиной волны возникает при переходе этого электрона в основное состояние. (Е = 0,544 эВ; l = 94 нм)

6.13Определить длину волны излучения, возникающего при переходе электрона атома водорода с пятого энергетического уровня на третий. К какой области спектра относится это излучение. (l = 1278 нм)

6.14Вычислить длину волны фотона, если излучение обусловлено переходом с четвертого энергетического уровня на основной. К какой области спектра относится это излучение. (l = 96 нм)

6.15Вычислить длину волны фотона, если излучение обусловлено переходом электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на основной. К какой области спектра относится это излучение. (l = 102 нм)

6.16Определить длину волны излучения, возникающего при переходе электрона в атоме водорода со второго на основной энергетический уровень. К какой области спектра относится это излучение. (l2 = 121 нм)

6.17Рассчитать длину волны фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с пятого на второй энергетический уровень. К какой области спектра относится это излучение. (l52 = 432 нм)

6.18Рассчитать длину волны фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с четвертого на второй энергетический уровень. К какой области спектра относится это излучение. (l42 = 484 нм)

6.19Рассчитать длину волны фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего на второй энергетический уровень. К какой области спектра относится это излучение. (l32 = 654 нм)

6.20Вычислить энергию электрона, находящегося в атоме водорода в основном состоянии и на втором энергетическом уровне. (E0 = 13,6 эВ; E2 = 3,4 эВ)

6.21Вычислить энергию электрона, находящегося на третьем энергетическом уровне в атоме водорода. Излучение, с какой длиной волны может возникнуть при переходе электронов с третьего энергетического уровня в основное состояние. (E3 = 1,5 эВ; l = 102 нм)

6.22Рассчитать энергию и длину волны фотона, поглощение которого вызывает переход электрона в атоме водорода из основного состояния на четвертый энергетический уровень. (l = 96 нм; E = 12,82 эВ)

6.23Фотон с энергией 15 эВ вызывает ионизацию атома водорода. Вычислить энергию образовавшегося свободного электрона и его скорость. (Е = 1,4 эВ; v = 0,7 Мм/с)

6.24Определить энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на основной. (Е = 12,1 эВ)

6.25Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить энергию испущенного при этом фотона. (Е = 2,55 эВ)

 


Список рекомендуемой литературы

 

1. Трофимова, Т.И. Курс физики : учеб. пособие для инженер.-техн. специальностей вузов / Т. И. Трофимова. - 18-е изд., стер. - М. : Академия, 2010. - 558 с. - (Высшее профессиональное образование). - ISBN 978-5-7695-7601-0 : 451-00.
2. Детлаф, А.А. Курс физики : учеб. пособие для техн. вузов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. - 8-е изд., стер. - М. : Академия, 2009. - 720 с. - (Высшее профессиональное образование). - ISBN 978-5-7695-6478-9 : 495-00.
3. Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями : учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова, З. Г. Павлова. - 7-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2006. - 591 с. - ISBN 5-06-004164-6 : 349-00.
4. Чертов, А.Г. Задачник по физике : [учеб. пособие для втузов] / А. Г. Чертов, А. А. Воробьев. - 8-е изд., перераб. и доп. - М. : Физматлит, 2008. - 640 c. - ISBN 9875-94052-145-2 : 501-00.
5. Физика. Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика: методические указания к лабораторным работам для студентов и бакалавриата очной и заочной форм обучения / Е.А. Вощукова [и др.]; науч. ред. Е.А. Вощукова, С.П. Симохин; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. – 4-е изд., перераб. и доп. – БГИТА, 2011. – 113 с.
6. Физика. Электромагнетизм. Колебания и волны: Методические указания к лабораторным работам для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения. Издание 4-е, переработанное и дополненное / Брянская гос. инженерно-технологическая академия; Сост. Э.В. Бабкова, Е.А. Вощукова, Ю.А. Ивашкин и др. - Брянск, БГИТА, 2011. - 62 с.
7. Физика. Физика твердого тела. Атомная и ядерная физика: Методические указания к лабораторным работам для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения. Издание 4-е, переработанное и дополненное / Брянская гос. инженерно-технологическая академия; Сост. Е.А. Вощукова, К.Н. Евтюхов, Ю.А. Ивашкин и др. - Брянск, БГИТА, 2011. - 81 с.
8. Механика: сборник методических указаний для самостоятельной работы студентов БГИТА дневного и заочного обучения/ М.Д. Преженцев; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2005. – 66 с.
9. Молекулярная физика и термодинамика: сборник методических указаний для самостоятельной работы студентов БГИТА дневного и заочного обучения/ В.А. Матанцева, Л.М. Притыченко; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2005 – 33 с.
10. Физика. Электромагнетизм: сборник методических указаний для самостоятельной работы студентов БГИТА дневного и заочного обучения/ С.П. Симохин, Т.И. Ушакова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2005. – 46 с.
11. Квантовая физика: Методические указания к самостоятельному изучению квантовой физики студентами инженерно-технических специальностей/ Брянск. гос. технол. акад. Сост. Ю.Г. Сахаров, Э.В Бабкова. - Брянск, 2006. - 108 с.
12. Сборник методических указаний для самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения по теме «Физика твердого тела (структура и тепловые свойства кристаллов)». Брянск, гос. инж. -технол. акад. Сост. Г. В. Егоров. - Брянск: БГИТА, 2010. - 34с.
13. Сборник методических указаний для самостоятельной работы студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения по теме «Физика элементарных частиц». Брянск, гос. инж. -технол. акад. / С.П. Симохин. - Брянск: БГИТА, 2011. – 32 с.

 

 


 

Ивашкин Юрий Александрович

Бабкова Элеонора Васильевна

Матанцева Вера Анатольевна

Симохин Сергей Пертрович

 

 

Избранные главы физики

 

Задания к расчетно-графической работе

для студентов по направлению подготовки бакалавров

«Строительство (270800)»

Очной формы обучения

 

 

Лицензия НД № 14185 от 6.03.2001 г

Формат 60×94 1/16. Тираж 50 экз. Печ. л. – 1,1

Брянская государственная инженерно-технологическая академия.

241037. г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3, редакционно-издательский

отдел. Подразделение оперативной печати

Подписано к печати