Задачки по физике

[densen1]

1.Плоский воздушный конденсатор подключен к источнику напряжением $U = 500 $ В. Какая сила тока образовывается в цепи, если один из электродов конденсатора удаляется параллельно от другого со скоростью v = 3 m/s? Электроды квадратные ($l=20 $ см), расстояние между ними $ d = 0,2 $ cм.

Надо ли тут дифференцировать по dl?

9.Маленький сосуд с водой плавает в большем сосуде, который подогревается на плитке и в нем кипит вода. Закипит ли вода в маленьком сосуде.

Мой вариант решения: В этом случае температура воды в большом сосуде не будет больше температуры кипения воды, так что из-за тепловых потерь в маленьком сосуде вода такой температуры не достигнет. Ведь и сам сосуд не будет идеальный тепплопроводник.

11.Автомобильная катушка зажигания работает по принципу трансформатора. Во вторичной обмотке число витков в 100 раз больше, чем в первичной. по уравнению для трансформатора в системе с напряжением 12В во вторичной обмотке создается напряжение $ 12В*100 = 1200 $ В . Однако для надежного пробоя промежутка свечи требуется напряжение 5 - 17kВ. Как оно достигается?

Возможно ли что по закону сохранения импульса, уменьшая длительность импульса, достигается нужное повышение напряжения. Другой вариант разве что может быть усиление напряжения $ U=12V $ + электодвижущая сила возникающая под действием магнитной индукции в трансформаторе, при его выключении.

8.Почему пре торможении скольжением больше вероятность "заноса в сторону", чем при торможении качением?

Я понимаю что при торможении трением качения, кинетическая энергия машины не так быстро уменьшается и машина выдерживает свое направление движения вперед, которое превышает разницу сил которые могут возникнуть на левое и правое колесо и вызвать разворачивающий момент, правильно ли это?

10.Степень сжатия бензинного двигателя – 11,4. В него попадает горючаю смесь с температурой $ 18°C $. Найти температуру смеси в конце адиабатического такта сжатия, имея ввиду что горючая смесь двухатомный газ.

Попытался воспользоваться формулой адиабатического процесса для температуры и давления, подставляя значение степени сжатия, но получился неправдоподобный ответ.:(

[meduza]

1. $i=\dfrac{dq}{dt}=\dfrac{d(CU)}{dt}$
9. Может ли температура воды в большом сосуде стать выше температуры кипения?
11. $\mathcal{E}=L\dfrac{di}{dt}$, обрати внимание на $dt$ в знаменателе. Что будет, если разомкнуть первичную обмотку очень быстро.

[EtCetera]

densen1

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

8.Почему при торможении скольжением больше вероятность "заноса в сторону", чем при торможении качением?

Подумайте, почему при извлечении гвоздя (из стены, например) пассатижами его не просто "вытягивают", но, скорее, "выкручивают" (как какой-нибудь болт).

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

10.Степень сжатия бензинного двигателя – 11,4. В него попадает горючая смесь с температурой 18°C. Найти температуру смеси в конце адиабатического такта сжатия, имея ввиду что горючая смесь двухатомный газ.

Рассмотрите адиабатный процесс в координатах $(V,T)$. Отношение объемов дано, начальная температура также дана. Постоянную адиабаты найдете, исходя из известного числа степеней свободы молекулы двухатомного газа.

[Парджеттер]

Парджеттер:

Тема перемещена из "Помогите решить/разобраться (Ф)" в "Карантин" по следующим причинам:
- неинформативный заголовок;
- отсутствуют попытки собственного решения;
- формулы надо набирать в нотации $\TeX$ (как это делать можно посмотреть здесь);

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом либо при помощи личного сообщения модератору, либо в теме Сообщение в карантине исправлено.

Рекомендую также прочитать тему Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться - там описано за что можно попасть в "Карантин" и как исправлять положение.

Также в качестве полезного чтения рекомендую Правила научного форума.

[Парджеттер]

Вернул

[densen1]

Тут надо наверно дифференцировать по $dS$ или $dl$, ведь в этом случае меняется площадь пластин:
$i=\dfrac{dq}{dt}=\dfrac{d(\dfrac{\epsilon \epsilon_0 dS}{d}U)}{dt}=\dfrac{d(\dfrac{\epsilon \epsilon_0 dl^2}{d}U)}{dt}$
А $dt$ наверно можно выразить $dt=\dfrac{dl}{V}$
Верно ли я размышляю?

meduza в сообщении #259798 писал(а):

1. $i=\dfrac{dq}{dt}=\dfrac{d(CU)}{dt}=\dfrac{d(CU)}{dt}$
9. Может ли температура воды в большом сосуде стать выше температуры кипения?
11. $\mathcal{E}=L\dfrac{di}{dt}$, обрати внимание на $dt$ в знаменателе. Что будет, если разомкнуть первичную обмотку очень быстро.

[Kamaz]

Меняется расстояние между пластинами

[meduza]

densen1 в сообщении #261052 писал(а):

ведь в этом случае меняется площадь пластин:

Kamaz в сообщении #261144 писал(а):

Меняется расстояние между пластинами

А рисунка к этой задаче нет? Фраза в задаче "если один из электродов конденсатора удаляется параллельно от другого" только еще более запутывает то, что хотели сказать авторы задачи. Если меняется расстояние между пластинами ($d = d_0 + v t$, $d_0$ -- начальные 0,2 см), а площадь не меняется, то $i=\dfrac {dq} {dt} \sim \dfrac d {dt} \left( \dfrac 1 {d_0+v t} \right)$, причём зависит от $t$. Если же плстины сдвигаются друг относительно друга, то надо знать, как именно они сдвигаются, в простейшем случае будет просто $S=l (l - vt),\ dS = - l v dt$ (только надо учитывать, что когда площадь перекрытия пластин уменьшится до нуля, дальше она падать уже не будет и ток тоже станет равным нулю).

densen1 в сообщении #261052 писал(а):

Верно ли я размышляю?

Да, но проще дифференцировать по $t$.

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Мой вариант решения: В этом случае температура воды в большом сосуде не будет больше температуры кипения воды, так что из-за тепловых потерь в маленьком сосуде вода такой температуры не достигнет. Ведь и сам сосуд не будет идеальный тепплопроводник.

Абсолютно верно.

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Возможно ли что по закону сохранения импульса, уменьшая длительность импульса, достигается нужное повышение напряжения.

Причём тут з-н сохранения импульса? Во втором посте уже был ответ на задачу: чем быстрее мы будем размыкать первичную обмотку, тем $\mathcal E = L \dfrac {di} {dt}$ будет больше. А если учитывать большое $L$, да ещё трансформатор, то на вторичной обмотке получить требуемые 5-17 кВ не составит труда. Тот же принцип используется в катушке Румкорфа.

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Попытался воспользоваться формулой адиабатического процесса для температуры и давления, подставляя значение степени сжатия, но получился неправдоподобный ответ.

При адиабатическом процессе $TV^{\gamma-1}=\mathrm{const} \iff \dfrac{T_1}{T_2} = \left(\dfrac{V_2}{V_1}\right)^{\gamma-1}$. Как находится показатель адиабаты $\gamma$ посмотрите в учебнике по физике.

[ewert]

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

1.Плоский воздушный конденсатор подключен к источнику напряжением $U = 500 $ В. Какая сила тока образовывается в цепи, если один из электродов конденсатора удаляется параллельно от другого со скоростью v = 3 m/s? Электроды квадратные ($l=20 $ см), расстояние между ними $ d = 0,2 $ cм.

$Q=UC,\ I=Q'=UC'=UA(d^{-1})'=-UAd'd^{-2}=-UAd^{-2}\cdot v$.

Где $A$ -- это коэффициент обратной пропорциональности между ёмкостью и расстоянием между пластинами при данной площади, ну это в справочнике. Естественно, ток будет зависеть от времени. И естественно, всё это осмысленно только до тех пор, пока расстояние много меньше размера пластин. При чём тут квадратность -- вовсе непонятно (ведь не имели же авторы в виду реальный конденсатор, в самом-то деле).

[GraNiNi]

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Мой вариант решения: В этом случае температура воды в большом сосуде не будет больше температуры кипения воды, так что из-за тепловых потерь в маленьком сосуде вода такой температуры не достигнет. Ведь и сам сосуд не будет идеальный тепплопроводник.

Температура в маленьком сосуде будет равна температуре кипения воды - 100°С,
но кипения в нем не будет, так как этой воде не будет сообщена дополнительная энергия, равная скрытой теплоте парообразования воды, за счет микроперегрева стенок сосуда.

[densen1]

meduza в сообщении #261181 писал(а):

densen1 в сообщении #261052 писал(а):

ведь в этом случае меняется площадь пластин:

Kamaz в сообщении #261144 писал(а):

Меняется расстояние между пластинами

А рисунка к этой задаче нет? Фраза в задаче "если один из электродов конденсатора удаляется параллельно от другого" только еще более запутывает то, что хотели сказать авторы задачи. Если меняется расстояние между пластинами ($d = d_0 + v t$, $d_0$ -- начальные 0,2 см), а площадь не меняется, то $i=\dfrac {dq} {dt} \sim \dfrac d {dt} \left( \dfrac 1 {d_0+v t} \right)$, причём зависит от $t$. Если же плстины сдвигаются друг относительно друга, то надо знать, как именно они сдвигаются, в простейшем случае будет просто $S=l (l - vt),\ dS = - l v dt$ (только надо учитывать, что когда площадь перекрытия пластин уменьшится до нуля, дальше она падать уже не будет и ток тоже станет равным нулю).

Спасибо, здесь именно второй вариант, когда расстояние между пластинами не меняется а меняется только площадь перекрытия пластин.

Цитата:

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Возможно ли что по закону сохранения импульса, уменьшая длительность импульса, достигается нужное повышение напряжения.

Причём тут з-н сохранения импульса? Во втором посте уже был ответ на задачу: чем быстрее мы будем размыкать первичную обмотку, тем $\mathcal E = L \dfrac {di} {dt}$ будет больше. А если учитывать большое $L$, да ещё трансформатор, то на вторичной обмотке получить требуемые 5-17 кВ не составит труда. Тот же принцип используется в катушке Румкорфа.

То есть тут речь идет об индуктивности той же самой обмотки трансформатора, или надо усовершенствовать данную конструкцию добавив в цепь дополнительную катушку индуктивности?

Цитата:

densen1 в сообщении #259787 писал(а):

Попытался воспользоваться формулой адиабатического процесса для температуры и давления, подставляя значение степени сжатия, но получился неправдоподобный ответ.

При адиабатическом процессе $TV^{\gamma-1}=\mathrm{const} \iff \dfrac{T_1}{T_2} = \left(\dfrac{V_2}{V_1}\right)^{\gamma-1}$. Как находится показатель адиабаты $\gamma$ посмотрите в учебнике по физике.

Спасибо, с объемом и температурой для адиабатического процесса все намного проще, чем когда пытался выразить через давление и температуру. Просто формула попалась связывающая начальное и конечное давления с помощью коеффициента сжатия. Ее и применил.

[PapaKarlo]

densen1 в сообщении #261470 писал(а):

То есть тут речь идет об индуктивности той же самой обмотки трансформатора, или надо усовершенствовать данную конструкцию добавив в цепь дополнительную катушку индуктивности?

Дополнительная индуктивность не нужна. Суть явления в том, что в данной цепи протекает не синусоидальный ток, а импульсный, т.е. имеет место т.н. переходный процесс. Если это учебная задача, то составлена либо с прозрачным намеком (что более вероятно), либо весьма неграмотно: ведь 12В - это напряжение аккумулятора, т.е. постоянное напряжение, и даже если подключить аккумулятор к повышающему трансформатору с коэффициентом $10^9$, то в установившемся режиме на вторичной обмотке напряжение будет равно нулю. Для возникновения ЭДС индукции нужен переменный ток - тот самый, для которого $\frac{di}{dt}\ne0$. Он возникает в цепи вследствие работы специального устройства - прерывателя. А дальше - почитайте в литературе (в интернете найдете такое количество ссылок, что до старости читать хватит ).

densen1 в сообщении #261470 писал(а):

здесь именно второй вариант, когда расстояние между пластинами не меняется а меняется только площадь перекрытия пластин.

Можно, разумеется, использовать классическую формулу емкости идеализированного конденсатора и посчитать изменение площади перекрытия со временем, но надо все же помнить, что классическая формула неточна уже хотя бы потому, что предполагает бесконечные пластины, т.е. приемлема, когда, как правильно заметил ewert, когда расстояние между пластинами много меньше размеров пластин. Хуже другое - при смещенных пластинах возникает поле весьма сложной конфигурации (оно имеет место и в классической схеме на краях пластин, просто не учитывается в учебных задачах), и надо строго обосновать, что использование в классической формуле значения "перекрывающейся" площади пластин корректно. Но если оговорить, что при расчете принята подобная модель, то решение будет приемлемым для учебной задачи.