Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
35. 03. 07 «Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»
(код и наименование направления подготовки/специальности)
«Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»
(профиль подготовки/магистерская программа/специализация)
«Прикладная механика, физика и высшая математика»
(наименование кафедры)
Дисциплина Физика
(наименование дисциплины)
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24
1. Поверхностное натяжение. Смачивающие и несмачивающие жидкости. Краевой угол. Формула Лапласа. Формула Борелли-Жюрена. Методы определения коэффициента поверхностного натяжения.
2. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектры и их типы. Спектральный анализ. Дисперсия света.
3. Решить задачу. По двум длинным прямым параллельным проводникам текут в противоположных направлениях токи J1 = 2А и J2 = 1А соответственно. Расстояние между проводниками ℓ = 20 см. Определить индукцию магнитного поля в точке, лежащей на отрезке прямой, соединяющей проводники, на расстоянии 12 см от второго проводника. Сделать рисунок.
Ванина 24
Ответы:
1. Поверхностное натяжение — Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными. Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое)...
· Смачивающие и несмачивающие жидкости — Смачивающие и несмачивающие жидкости. При взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела при их контакте возникает явление, называемое смачиванием При смачивании наблюдается искривление свободной поверхности жидкости вблизи твёрдой поверхности Степень искривление поверхности характеризуется краевым углом Мениск – часть поверхности жидкости у границы раздела жидкости и твёрдого тела.
Краевой угол— Краевой угол смачивания, также угол смачивания, угол контакта (англ. Contact angle) — угол, который образуется между касательной, проведённой к поверхности фазы жидкость-газ и твёрдой поверхностью с вершиной, располагающейся в точке контакта трёх фаз, и условно измеряемый всегда внутрь жидкой фазы. Обозначается греческой буквой тета — θ. Краевой угол смачивания является количественной характеристикой процесса смачивания, его величина определяет межмолекулярное (атомное, ионное) взаимодействие частиц
Формула Лапласа— Эти формулы дают приближенное значение вероятности наступления события А определённое число раз в серии из n независимых испытаний, если число n достаточно велико. Пусть p (0 <p< 1)– вероятность события А в каждом испытании, q = 1 – p – вероятность события 
.
Теорема 4 (локальная формула Лапласа). Вероятность 
наступления события А ровно m раз в серии из n одинаковых независимых испытаний приближённо вычисляется по формуле Лапласа:
(m) 
∙ 
,
где 
∙ 
.
Замечание 2. Имеются таблицы, в которых помещены значения функции 
= 
∙ (в приложении 2 табл. П 2.1), соответствующие положительным значениям аргумента x. Для отрицательных значений аргумента пользуются теми же таблицами, так как функция φ(x) является чётной, т.е. φ(-x) = φ(x).
Формула Борелли-Жюрена— Формула Жюрена (формула Борелли — Жюрена) — формула, определяющая высоту поднятия жидкости в капиллярах. Названа в честь Дж. Жюрена (традиционная русская передача фамилии, англ. Jurin) и Дж. Борелли, которые экспериментально установили некоторые закономерности капиллярного поднятия соответственно в 1717 и 1670 гг.
Формула имеет следующий вид:
где:
· — коэффициент поверхностного натяжения жидкости,
· — высота поднятия столба жидкости,
· — угол смачивания жидкостью стенки капилляра,
· — ускорение свободного падения,
· — плотность жидкости,
· — плотность газовой фазы над жидкостью
· — радиус капилляра.
Формула получена в предположении о том, что поверхность мениска является сферой, и применима в случае, если высота поднятия (опускания) жидкости много больше радиуса капилляра.
Чем меньше радиус капилляра r0, тем на большую высоту поднимается в ней жидкость. Высота поднятия столба жидкости растет также с увеличением коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
При отсутствии смачивания, и уровень жидкости в капилляре опускается на величину h. При полном смачивании, и радиус мениска равен радиусу капилляра.
Наиболее простой способ определениякоэффициента поверхностного натяжения – это метод отрыва капель. Метод основан на том, что при образовании капель жидкости, вытекающей из узкой вертикально расположенной трубки внутреннего радиуса r, отрыв капли происходит при условии, что ее сила тяжести Fт преодолевает силу Fп поверхностного натяжения, действующую по периметру шейки капли.
2. Поглощение (абсорбция) света. Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество. Свет поглощается в тех случаях, когда проходящая волна затрачивает энергию на различные процессы.
Закон Бугера-Ламберта-Бера— Зако́н Бугера — Ламберта — Бера (также просто закон Бугера [1]) — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.
Закон выражается следующей формулой:
,
где — интенсивность света, прошедшего слой вещества толщиной, — интенсивность света на входе в вещество, — показатель поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения, который связан с формулой, где — длина волны)[2].
Показатель поглощения определяется свойствами вещества и в общем случае зависит от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощениявещества.
Типы спектров. Спектры отличаются большим разнообразием. Различают спектры излучения (испускания) и спектры поглощения. Спектры излучения могут быть сплошными и линейчатыми. Сплошной (непрерывный) спектр излучения состоит из всех спектральных цветов, непрерывно переходящих друг в друга.
Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа. Атомный и молекулярный спектральные анализы позволяют определять элементарный и молекулярный состав вещества
Диспе́рсия све́та (разложение света; светорассеяние) — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты (или длины волны). Экспериментально открыта Исааком Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.