Сети
Сопромат
Контрольная
Физика
Оптика
Лабораторные
Геометрия
Примеры
Энерго
Электротехника
Черчение
Задачи
АЭС
Математика
Инженерка
Графика

Примеры решения задач по физике

Пример 4. Физический маятник представляет собой стержень длиной l= 1 м и массой 3т1 с прикрепленным к одному из его концов обручем диаметром   и массой т1. Горизонтальная ось Oz маятника проходит через середину стержня перпендикулярно ему (рис. 6.3). Определить период Т колебаний такого маятника.

Решение. Период колебаний физического маятника определяется по формуле

  (1)

где J — момент инерции маятника относительно оси колебаний; т — его масса; lC — расстояние от центра масс маятника до оси колебаний.

Момент инерции маятника равен сумме моментов инерции стержня J1 и обруча J2:

  (2).

Момент инерции стержня относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его центр масс, определяется по форму- ле . В данном случае т=3т1 и

Момент инерции обруча найдем, восполь- зовавшись теоремой Штейнера , где J — момент инерции относительно про- извольной оси; J0 — момент инерции отно- сительно оси, проходящей через центр масс параллельно заданной оси; а — расстояние между указанными осями. Применив эту фор- мулу к обручу, получим

Рис. 6.3

Подставив  выражения J1 и J2 в формулу (2), найдем момент инерции маятника относительно оси вращения:

Расстояние lС от оси маятника до его центра масс равно

Подставив в формулу (1) выражения J, lс и массы маятника  , найдем период его колебаний:

После вычисления по этой формуле получим T=2,17 с.

Задача № 18. Для измерения постоянной Планка катод К вакуумного фотоэлемента освещают монохроматическим светом (рис. 18). При длине волны λ = 628 нм ток фотоэлектронов прекращается, если в цепь между катодом К и анодом А включить источник задерживающего напряжения UЗ не меньше определённой величины, При увеличении длины волны света на 25% задерживающее напряжение меньше на 0,4 В. Определить постоянную Планка.

Электроны, вылетающие под действием света из катода, обладают кинетической энергией, если энергия фотона больше работы выхода  электрона  из   материала катода

(hν > Aвых). Для определения кинетической энергии вылетающих из катода электронов включают задерживающее напряжение, соединяя плюс источника с катодом, а минус – с анодом фотоэлемента. Миллиамперметр показывает наличие тока в цепи в случае, если фотоэлектроны достигают анода. Минимальное напряжение, при котором фотоэлектрон останавливается у поверхности анода и возвращается в катод, называется задерживающим напряжением.  Отсюда следует соотношение:

  mv2/2 = eU3. (3.24)

Тогда уравнение Эйнштейна для первого случая можно записать в таком виде:

hc/λ1 = Aвых + eUЗ1   (3.25)

Аналогично для второго случая

hc/λ2 = Aвых + eUЗ2   (3.26)

С учётом того, что λ2 = 1,25λ1 и ΔU3 = U31 – U32 , получим выражение для h, вычитая из (3.25) (3.26):

 h = λ1λ2 e ΔU3/c(λ2 – λ1) = 5 λ e ΔU3  / c.  (3.27) 

h = 5 .1,6 . 10-19 . 0,4 . 6,28 . 10-7/ 3 . 108 = 6,7 10-34 Дж с. 


Атомные станции