Свойства твердых тел, жидкостей и газов.

учитель: Акимочкина Евгения Владимировна

СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И ТВЁРДЫХ ТЕЛ.

Физическую величину, равную отношению модуля силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности, называют давлением:

 

Единица давления – паскаль (Па).

 Закон Паскаля для жидкостей и газов. Жидкости и газы передают оказываемое на них давление без изменения в каждую точку жидкости или газа.  Применительно для гидравлического пресса закон Паскаля можно сформулировать так:

  

где S₁ -  площадь малого поршня , F₁ - сила, действующая на малый поршень; S₂ -  площадь большего поршня , F₂ - сила, действующая на больший поршень. Если принять, что за один ход малый поршень  опускается на высоту h₁, а больший поршень  поднимается на h₂, и учесть, что жидкость несжимаема, получим:

  

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости (глубины) выражается формулой:

  

где ρ –плотность жидкости.

Для данной жидкости давление прямо пропорционально глубине, то есть для того чтобы узнать давление необходимо знать плотность жидкости и высоту столба жидкости.  

 Сообщающиеся сосуды - это любые сосуды, соединенные между собой в нижней части. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.  

 Давление атмосферы. Воздух, окружающий Землю, давит на ее поверхность и все предметы, находящиеся на ней. Это давление зависит от плотности воздуха, ускорения свободного падения и высоты столба воздуха. Впервые величину атмосферного давления измерил Торричелли. Нормальным атмосферным давлением считается давление, когда высота столбика ртути h = 76 см = 760 мм. В системе СИ это давление будет равно 10⁵ Па. Между миллиметрами  ртутного столба и Па следующая связь:

 1 мм. рт. ст. = 133 Па.

Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами. Используемая Торричелли трубка с ртутью - прообраз ртутного барометра. Однако данные барометры неудобны, в практике  обычно используют металлические барометры - анероиды, т. е. «безжидкостные», они не содержат ртути.

Сила Архимеда. На любое тело, помещенное в жидкость или газ действует  выталкивающая сила, направленная вверх. 

 

ρ_ж – плотность жидкости, V - объем погруженного тела. 

Эта сила называется силой Архимеда, и выражение для нее справедливо для тела любой формы, помещенного в любую жидкость или газ. Когда тело не целиком находится в жидкости, то в выражение для силы Архимеда входит объем его погруженной части.

Если сила тяжести тела будет больше выталкивающей силы, тело будет тонуть, если меньше - всплывать на поверхность жидкости (или газа) до тех пор, пока выталкивающая сила не станет равной силе тяжести. Если сила тяжести равна выталкивающей силе, тело находится в равновесия в любом месте внутри жидкости.

        Аморфными называются тела, физические свойства которых одинаковы по всем направлениям, что связано с беспорядочностью расположения составляющих их атомов и молекул. Примером аморфных тел служат куски затвердевшей смолы, янтарь, изделия из стекла. Твердые тела, в которых атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, называют кристаллами. Внешнее механическое воздействие на тело вызывает смещение атомов из равновесных положений и приводит к изменению формы и объема тела, т. е. к его деформации. Самые простые виды деформации - растяжение и сжатие. Их можно характеризовать абсолютным удлинением Δℓ = ℓ - ℓ₀, равным разности длин образца до растяжения и после него. Отношение абсолютного удлинения Δℓ   к длине образца ℓ ₀

называется относительным удлинением:

 

При деформации тела возникают силы упругости. Физическая величина, равная отношению модуля силы упругости к площади сечения тела, называется механическим напряжением:

  

Единицей механического напряжения является  паскаль 1Па=1Н/м².

При малых деформациях напряжение пропорционально относительному удлинению:

 

Коэффициент пропорциональности Е называется модулем упругости или модулем Юнга. Модуль упругости одинаков для образцов любой формы и размеров, изготовленных из одного материала. Максимальное напряжение, при котором деформация еще остается упругой, т.е. такой, что после снятия нагрузки размеры тела восстанавливаются полностью, называется пределом упругости. Большинство металлов испытывают упругую деформацию до значений  ε ≤ 0,1.

СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И ТВЁРДЫХ ТЕЛ.

Вариант 1.

1. При увеличении плотности водяных паров в воздухе при неизменной температуре их парциальное давление

A) увеличивается. B)уменьшается. C) не изменяется
D) может как увеличиваться, так и уменьшаться E) оказывается равным нулю

1. Определите глубину, на которой гидростатическое давление воды в море равно  412 кПа (ρ_{мор. воды} = 1030 кг/м³; g = 10 м/c² )

A) 45 м B) 35 м C) 40 м D) 30 м E) 50 м

1. Если площадь большего поршня 180 см², а малого 4 см², и на больший поршень действует сила 18 кН, то на малый поршень будет действовать сила

A) 500 Н B) 1000 Н C) 1,5 кН   D) 400 Н E) 600 Н

1. При растяжении алюминиевой проволоки в ней возникло механическое напряжение 35 МПа. Найти относительное удлинение. (Модуль Юнга для алюминия 70·10⁹Па)

A) 5·10^-3м B) 5,5·10^-4 м C) 0,5·10^-4 м D) 5·10^-4 м E) 6·10^-3м

1. Выталкивающая сила, действующая на тело объемом 20 л, погруженное в воду, равна (плотность воды 10³ кг/м³, g = 10 м/с²)

A) 120 Н

B) 250 Н

C) 180 Н

D) 200 Н

E) 90 Н

1. Относительное удлинение деформированного тела вычисляется по формуле

A) ∆ℓ + ℓ_о B) ℓ - ℓ_о C) ∆ℓ - ℓ_о D) E)

1. У подножья горы барометр показывает 760 мм. рт.ст., а на вершине 722 мм. рт. ст. Вычислите высоту горы (изменение давления составляет 1 мм рт.ст. на каждые 12 м высоты)

A) ≈ 124 м B) ≈ 38 м C) ≈  460 м D) ≈  60 м.  E) ≈  63 м

1.   В измерительном цилиндре находилось 50 мл воды. При погружении в воду тела весом 2 Н (в воздухе) уровень воды в цилиндре достиг отметки 70 мл. Определить плотность тела.

A) 10⁴ кг/м³ B) 10⁶ кг/м³ C) 10^-2 кг/м³ D) 10⁵ кг/м³ E) 10 кг/м³

1.   Ненасыщенный пар можно превратить в насыщенный путем

A) понижения температуры

B) повышения температуры до 100° С

C) понижения давления

D) понижения температуры до 0° С

E) повышения температуры

1. При  подвешивании груза проволока удлинилась на 8 см. При подвешивании того же груза к проволоке из того же материала, но в два раза большей длины и в два раза большего радиуса, удлинение проволоки будет  равно

A) 16 см B) 1 см C) 2 см D) 4 см E) 8 см

1. Формула для определения механического напряжения имеет вид

A)

B)

C)

D) F = k∆ℓ

E) σ = FS

1. Выталкивающая сила, действующая на тело, плавающее на поверхности жидкости, равна

A) Произведению плотности жидкости на объем погруженной части тела и на ускорение свободного падения

B) Произведению плотности жидкости на объем тела

C) Произведению плотности тела на его объем

D) Весу плавающего тела

E) Произведению плотности жидкости на ускорение свободного падения

1. Через трубу переменного сечения протекает жидкость. Насос, который накачивает жидкость в трубу, создает давление выше атмосферного.  Может ли на каком-то горизонтальном участке трубы давление жидкости на стенки трубы быть равно атмосферному давлению?

A) Может быть только в случае, если насос будет выкачивать воду из

трубы

B) Может быть только после прекращения работы насоса

C) Не может ни на каком участке

D) Может быть на участке узкого сечения

E) Может быть на участке широкого сечения

   

1. Определите давление на дно сосуда слоя керосина высотой 0,5 м  (g = 10Н/кг; ρ_к = 800 кг/м³)

A) 6 кПа B) 5 кПа C) 1 кПа D) 3 кПа E) 4 кПа

1. У подножия горы атмосферное давление 760 мм рт.ст., а на вершине 700 мм рт.ст. При небольших подъемах на каждый 12м подъема давление уменьшается на 1 мм рт.ст. Высота горы

A) 320 м. B) 120 м. C) 720 м D) 400 м E) 780 м

1. При подвешивании груза проволока удлинилась на 8 см. При подвешивании того же груза к проволоке из того же материала, но в 2 раза меньшей длины и в 2 раза меньшего радиуса удлинение проволоки будет равно

A) 2 см B) 16 см C) 8 см D) 4 см E) 1 см

 

1. Тело объемом 2 м³ полностью погружено в жидкость плотностью 1000 кг/м³. Найти архимедову силу.

A) 1000 Н B) 2000 Н C) 2 Н D) 20 Н E) 20000 Н

1. Количество вещества в железной отливке объемом

28·10^-3 м³ равно (относительная атомная масса железа 56 г/моль, плотность железа 7,8·10³ кг/м³)

A) 436,8 кг B) 23,5·10^2б молекул C) 218,4 кг

D) 3900 моль E)1800моль
 

1. В сосуд налиты три несмешивающиеся между собой жидкости:

1. вода (ρ_в=1000 кг/м³)

2. керосин (ρ_к= 800 кг/м³)

3.ртуть (ρ_р= 13600 кг/м³)

Определите порядок их расположения снизу вверх.

A) 3, 1, 2 B) 2, 3, 1 C) 2, 1, 3 D) 3, 2, 1 E) 1, 2, 3

  

1. Определите давление атмосферы в шахте на глубине 360 м, если на поверхности земли давление 760 мм. рт.ст.(изменение давления составляет 1 мм.  рт.ст. на каждые 12 м высоты)

A) 780 мм рт.ст B) 790 ммрт.ст C) 720 мм рт.ст D) 760 ммрт.ст

E) 730 ммрт.ст

 

1. Станок  весом 14000 Н имеет площадь опоры 2 м². Давление станка на фундамент:    

A) 2800 Па B) 28000 Па C) 280 Па D) 7000 Па E) 700 Па

1. Для определения относительной влажности атмосферного воздуха была найдена точка росы (12°С) при температуре воздуха 29°С. По таблице найдены значения давления насыщенного водяного пара: при 12°С - 14 кПа, при 29°С - 40 кПа. По этим данным относительная влажность воздуха равна

A) 35% B) 59%. C) 45% D) 54% E)65%

1. Тело весом 8 Н плавает на поверхности жидкости. Определите направление и значение архимедовой силы.

A) 10 Н, вверх

B) 8 Н, вверх

C) 2 Н, вниз

D) 2 Н, вверх

E) 6 Н, вверх

1. Металлическая палочка имеет диаметр 0,4 см. Если механическое напряжение в ней 2·10⁸ Па, то действующая вдоль её оси сила равна

A) ≈ 10 кН B) ≈ 5 kН C) ≈ 2,5 кН D) ≈ 500 кН E) ≈ 250 кН

 

1.  Воздушные пузырьки, поднимающиеся из воды, будут двигаться равномерно при соблюдении следующего соотношения между действующими на него силами

A) F_сопр + F_тяж F_Арх

B) F_тяж F_арх

C) F_арх + F_сопр = F_тяж

D) F_арх + F_тяж = F_сопр

E) F_арх  = F_тяж + F_сопр   

1.  Удлинение  проволоки при  подвешивании  груза  равно  2  см.   При подвешивании того же груза к проволоке из того же материала, такой же площади поперечного сечения, но в два раза большой длины удлинение проволоки будет равно

A) 4 см

B) 0,5 см.   

C) 8 см.

D) 0,25 см

E) 1 см 

8