ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 430
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Приведённое выше описание можно проиллюстрировать при помощи опыта Плато. Если поместить каплю анилина в раствор поваренной соли, подобрав концентрацию раствора так, чтобы капля плавала внутри раствора, находясь в состоянии безразличного равновесия, то капля под действием поверхностного натяжения примет шарообразную форму, поскольку среди
всех тел именно шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объёме.
Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, контактируют с молекулами твёрдого тела, то поведение жидкости будет зависеть от того, насколько сильно взаимодействуют друг с другом молекулы жидкости и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела велики, то жидкость будет стремиться растечься по поверхности твёрдого тела. В этом случае говорят, что жидкость хорошо смачивает твёрдое тело (или полностью смачивает его). Примером хорошего смачивания может служить вода, приведённая в контакт с чистым стеклом. Капля воды, помещённая на стеклянную пластинку, сразу же растекается по ней тонким слоем. Именно из-за хорошего смачивания стекла водой и наблюдается поднятие уровня воды в тонких стеклянных трубках. Если же силы притяжения молекул жидкости друг к другу значительно превышают силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, то жидкость будет стремиться принять такую форму, чтобы площадь её контакта с твёрдым телом была как можно меньше. В этом случае говорят, что жидкость плохо смачивает твёрдое тело (или полностью не смачивает его). Примером плохого смачивания могут служить капли ртути, помещённые на стеклянную пластинку. Они принимают форму почти сферических капель, немного деформированных из-за действия силы тяжести. Если опустить конец стеклянного капилляра не в воду, а в сосуд с ртутью, то её уровень окажется ниже уровня ртути в сосуде.
Решение. "В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких." Поэтому можно утверждать, что вода поднимется выше в трубке диаметром 0,2 мм.
Если жидкость смачивает материал, то уровень жидкости в капилляре оказывается выше, чем в сосуде. Значит, данная жидкость хорошо смачивает пластик, из которого изготовлен капилляр.
Ответ: 2 и 3.
20. Тип 20 № 1791
Космонавт, находящийся на орбитальной космической станции, летающей вокруг Земли, выдавил из тюбика с космическим питанием каплю жидкости, которая начала летать по кабине станции. Какую форму примет эта капля?
Ответ поясните.
Решение. 1. Капля примет форму шара.
2. Все предметы на орбитальной станции находятся в состоянии невесомости, поэтому форма капли будет определяться только поверхностным натяжением. Из-за него капля будет стараться принять такую форму, при которой площадь поверхности будет минимальной, то есть форму шара.
21. Тип 21 № 268
Н
езаряженный проводящий легкий шарик висит на шелковой нити между заряженным кондуктором электрофорной машины и незаряженной проводящей пластиной. Что произойдет, если к шарику приблизить кондуктор электрофорной машины? Ответ поясните.Решение. Ответ: шарик придет в колебательное движение.
Объяснение: при приближении к шарику кондуктора электрофорной машины в шарике возникает индуцированный заряд: одноимённый с кондуктором заряд на дальней от кондуктора стороне шарика и разноимённый — на ближней. Шарик начнёт притягиваться к кондуктору и соприкоснётся с ним. После соприкосновения шарик получит электрический заряд и оттолкнётся от кондуктора. Прикоснувшись к проводящей пластине, шарик передаст ей большую часть заряда и качнётся назад. Затем он опять коснётся кондуктора электрофорной машины, и процесс повторится.
22. Тип 22 № 897
Каким пятном (темным или светлым) ночью на неосвещенной дороге кажется пешеходу лужа в свете фар приближающегося автомобиля? Ответ поясните.
Решение. Лужа будет выглядеть темнее, чем асфальт.
Объяснение: свет, идущий от фар, отражается от асфальта рассеянно, а от лужи, как от зеркала, — только в одном направлении. В зеркальной поверхности лужи можно увидеть светлый блик (то есть не саму лужу, а изображение фар), только если стоять на дороге перед едущим автомобилем. Высота фар над землей примерно раза в три меньше высоты глаз человека, значит, и лужа должна быть в 3 раза ближе к автомобилю, чем к человеку. Поскольку фары светят вперед, а не вниз, такое может случиться, только если лужа находится от человека в десятках метров. Но с такого расстояния ночью можно увидеть только блик, но не саму лужу. Человек не видит лужу, он видит отраженный от поверхности воды свет фар автомобиля. Неровный асфальт рассеивает свет лучше, чем поверхность воды. Поэтому лужа будет выглядеть темнее, чем асфальт.
Примечание.
Эта задача взята нами из материалов для подготовки экспертов ГИА-2016 года. Приведенное в этих материалах решение ошибочно. Авторы считают, что лужа покажется светлым пятном на фоне более светлой дороги, и приводят такое объяснение: и лужу, и дорогу освещают только фары встречного автомобиля. От гладкой поверхности воды свет отражается зеркально, то есть вперед, и попадает в глаза пешеходу. От шероховатой поверхности дороги свет рассеивается и частично попадает в глаза пешеходу. Поэтому лужа по сравнению с сухим асфальтом будет казаться светлым пятном.
Предлагаем читателям найти ошибки в этом рассуждении.
23. Тип 23 № 14340
В лёд, имеющий температуру 0 °C, помещают прогретый в кипящей воде медный шарик массой 99 г. Сколько льда растает? Считать, что вся энергия, выделяющаяся при охлаждении шарика, расходуется на плавление льда.
Решение. 1. Дано:
m = 99 г = 0,099 кг; t0 = 0 °C, t = 100 °C, cм = 400 Дж/кг · °С,
2. Решение:
Запишем закон теплового баланса:
Ответ: mл = 12 г.
24. Тип 24 № 80
С
плошной кубик с ребром 10 см плавает на границе раздела воды и неизвестной жидкости, плотность которой меньше плотности воды, погружаясь в воду на 2 см (см. рис.). Плотность вещества, из которого изготовлен кубик, равна 840 кг/м3. Свободная поверхность неизвестной жидкости располагается выше, чем верхняя поверхность кубика. Определите плотность неизвестной жидкости.Решение.
Из второго закона Ньютона
и 
где Vв — объём части кубика, погружённой в воду.
и 
Vж — объём части кубика, погружённой в неизвестную жидкость.
Тогда условие плавания кубика:
где
откуда:
Ответ: 800 кг/м3.
25. Тип 25 № 675
Поезд, масса которого 4000 т, движущийся со скоростью 36 км/ч, начал торможение. За 1 минуту поезд проехал 510 м. Чему равна сила трения, действующая на поезд?
Решение. Сила трения вызвала торможение поезда, значит, задала ему отрицательное ускорение. По второму закону Ньютона
Выразим ускорение из формулы равноускоренного движения:
Получим:
Ответ: 200 кН.