3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание опыта, задания на формулировку гипотезы опыт, условия его проведения и выводов. Давление воздуха

Когда мы обращаем внимание на то, что вокруг нас воздух? Тогда, когда мы начинаем быстро двигаться, или тогда, когда нам дует ветер в лицо. Но самый наглядный способ убедиться в наличии воздуха — увидеть, как он давит на находящиеся в нем предметы.

Приготовим емкость с водой. Возьмем стакан, наполненный водой до краев, погрузим его в воду вверх дном. Медленно начнем вытаскивать стакан из воды. Вода поднимается вместе со стаканом, и уровень ее намного выше, чем уровень воды в емкости. Казалось, что воду в стакане ничто не поддерживает. Но тогда бы она вылилась из стакана. Что это за сила, удерживающая воду?

На несколько сотен километров вверх простирается над нами воздушный океан. Хотя воздух нам кажется совершенно невесомым, он оказывает значительное давление на все предметы, окружающие нас. На каждый квадратный сантиметр он оказывает давление порядка 9,8 П. Таким образом, воздух давит на поверхность воды в емкости и удерживает столб воды в стакане. Если возьмем трубки высотой 15, 30 см, 3 м, то при повторения опыта мы убедились бы, что и в трубках такой высоты атмосферное давление удерживает столб воды в них., Однако есть предел высоты водяного столба, который может быть удержан атмосферным давлением, Вода, как и воздух, давит на находящиеся в ней тела. На глубине примерно 10м сила давления воды становится равной 98 П, что совпадает с нормальным атмосферным давлением. Значит, давление столба воды высотой 10 м (а точнее 10 м 33 см) как раз уравновешивает атмосферное давление, которое удерживает воду в сосуде. Таким образом, высота столба воды не может превышать 10 м., Ответьте на вопросы к тексту и выполните задания:

1. Можно ли давление воздуха измерять высотой столба воды?

2. Изменение атмосферного давления означает вероятное изменение погоды?

3. Почему используют ртутные барометры, а не водяные?

4. Измерьте атмосферное давление в кабинете, в котором сдаете экзамен.

Билет 7

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий информацию об использовании различных электрических устройств. Задание на определение условий безопасного использования электрических устройств

Короткое замыкание. Плавкие предохранители

Любое электрическое устройство рассчитывают на определенную силу тока. Во время эксплуатации прибора, если произойдет увеличение силы тока больше допустимого значения, может возникнуть короткое замыкание. Возрастание силы тока в цепи может произойти при соединении оголенных проводов, при ремонте электрических цепей под током. В любом случае короткое замыкание возникает тогда, когда соединяются концы участков цепи проводником, сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением самого участка цепи. При коротком замыкании резко возрастает сила тока в электрической цепи, что может стать причиной пожара. Чтобы этого не случилось, применяют плавкие предохранители. Плавкие предохранители при возникновении короткого замыкания отключают электрическую цепь.

Главная часть предохранителя — свинцовая проволока, находящаяся в фарфоровой пробке. В зависимости от толщины проволоки, она выдерживает ту или иную силу тока, например 10 А. Если сила тока превысит допустимое значение, проволока в пробке расплавится, и электрическая цепь разомкнётся. Если перегоревшую проволоку заменить, то плавкий предохранитель можно использовать снова, Ответьте на вопросы к тексту.

1. Почему в плавких предохранителях применяют именно свинцовую проволоку?

2. Где в квартире устанавливают предохранители?

3. Имеют ли автономные электрические устройства, например телевизоры, предохранители?

4. Существуют ли другие конструкции предохранителей?

Билет 8

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Огни святого Эльма В природе наблюдается интересное явление. Иногда в тропическую ночь на мачтах и реях кораблей появляются кисточки холодного пламени. Эти огни известны очень давно. Их видели Колумб и Магеллан, о них писал даже Юлий Цезарь, который однажды видел такое свечение на копьях своих солдат во время ночного похода через горы. Не составляет большого труда самим получить такое свечение. Если хорошо натереть лист оргстекла сухой тканью и после этого к листу поднести полураскрытые ножницы остриями к листу, то в затемненной комнате можно увидеть, как на остриях ножниц появляются дрожащие пучки нитей, светящиеся лиловатым пламенем. В тишине можно услышать легкое шипение или жужжание. Если вместо ножниц к листу оргстекла поднести спичку, то она не зажжется, хотя огонь будет плясать прямо на головке спички. Возникшее свечение холодное. Такое же свечение часто появлялось на шпиле церкви святого Эльма в одном из городов Франции и считалось доброй приметой. Подобное свечение получило название огней святого Эльма. Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1. Какое физическое явление лежит в основе появления огней святого Эльма?

2. Почему не возникает такого свечения на плоской металлической крыше?

3. Опасно ли находиться вблизи возникших огней святого Эльма на корабле?

4. На каком физическом приборе можно получить огни святого Эльма? Продемонстрируйте.

Билет 9

3. Текст по разделу «Механика», содержащий описание использования законов механики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

От Галилея до современности

Маятник обладает удивительным свойством — оно казалось удивительным Галилею, измерявшему время по числу биений пульса, оно кажется таким же к современному человеку, пользующемуся секундомером. Заключается оно в том, что колебания маятника и с малой амплитудой и с большой амплитудой совершаются практически за одно в то же время. Если сначала колебания происходят с очень большим отклонением, скажем на 80° от вертикали, то при затухании колебаний до 60...40...20° период уменьшится лишь на несколько процентов; а при уменьшении отклонений от 20° до едва заметного период изменяется меньше чем на 1%. При отклонениях меньше 5° период остается неизменным с точностью до 0,05%.

Это свойство маятника оказалось не только удивительным, но и полезным. Галилей предложил использовать маятник в качестве регулятора в часах. Лишь столетие спустя после Галилея часы с маятниковым регулятором вошли в обиход. Однако мореплаватели нуждались в точных часах для измерения долготы на море. Была объявлена премия за создание морских часов, которые позволяли бы измерять время с достаточной точностью. Премию получил Гариссон за хронометр, в котором для регулирования хода использовалось маховое колесо (баланс) и специальная пружина.

Свойство независимости периода колебаний маятника от амплитуды называется изохронностью.

Ответьте на вопросы к тексту?

1. Одинакова ли скорость движения маятника?

2. Постоянно ли ускорение при движении маятника?

3. Отчего зависит период колебаний?

4. В чем заключается свойство изохронности?

Билет 10

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание использования законов электродинамики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

Какое хочу, такое и получу

При практическом использовании энергии электрического тока очень часто возникает необходимость изменять напряжение, даваемое каким-либо генератором, В одних случаях нужны напряжения в тысячи или даже сотни тысяч вольт, в других необходимы напряжения в несколько вольт или

несколько десятков вольт. Осуществить такого рода преобразования можно в устройствах, которые называют трансформаторам С т ' и. В основе работы трансформатора

лежит явление электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из CJjjj двух обмоток, надетых на

магнитомягкий стальной сердечник. Сердечник собран из пластин. Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, к которой подсоединяют «нагрузку», называют вторичной (рис. 7.6). Для трансформаторов, работающих на холостом ходу, справедливо соотношение

Ui/U₂=Ni/N2=K

где Ui и U₂ — напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора, Ni и N₂ — число витков на первичной и вторичной обмотках трансформатора. Величину К называют коэффициентом трансформации. Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение приблизительно одинаково в первичной и вторичной обмотках.

Электрическая энергия — самая универсальная и удобная форма энергии для передачи на большие расстояния. Удвоение потребления электроэнергии происходит в среднем за 10 лет. Это означает, что роль трансформаторов как повышающих, так и понижающих будет возрастать. Ответьте на вопросы к тексту:

1. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

2. Может ли трансформатор работать от постоянного тока?

3. Каковы потери передаваемой мощности в трансформаторах?

4. Почему сердечник трансформатора набирается из пластин?

Билет 11

3. Текст по разделу «Квантовая физика и элементы астрофизики», содержащий описание использования законов квантовой, атомной или ядерной физики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

Центрифугирование Разделение изотопов всегда сопряжено со значительными трудностями, так как изотопы, представляющие собой чуть различающиеся по массе вариации одного элемента, химически ведут себя практически одинаково. Но скорость прохождения некоторых реакций отличается в зависимости от изотопа элемента. Но различия в поведении изотопов настолько малы, что за одну стадию разделения вещество обогащается на сотые доли процента и повторять процесс разделения приходится огромное число раз. На производительность подобной каскадной системы влияют две причины: степень обогащения на каждой из ступеней и потери искомого изотопа в отходном потоке. Поясним второй фактор. На каждой из стадий обогащения поток разделяется на две части — обогащенную и обедненную нужным изотопом. Поскольку степень обогащения крайне низка, суммарная масса изотопа в отработанной породе может легко превысить его массу в обогащенной части. Для исключения такой потери ценного сырья обедненный поток каждой последующей ступени попадает снова на вход предыдущей. Существует несколько методов разделения изотопов. В любом случае количество произведенного обогащенного материала зависит от желаемой степени обогащения и обеднения выходных потоков. Если исходное вещество имеется в большом количестве и дешево, то производительность каскада можно увеличить за счет отбрасывания вместе с отходами и большого количества неизвлеченного полезного элемента (пример — производство дейтерия из обычной воды). Эффективность различных методов разделения зависит также от свойств исходного вещества. Технология газового центрифугирования впервые была разработана в Германии во время второй мировой войны и в начале 60-х годов получила промышленное применение. Если газообразную смесь изотопов пропускать через высокоскоростные центрифуги, то при вращении произойдет разделение изотопов по массе: легкие и тяжелые частицы будут вращаться в разных слоях, где их можно будет собрать. Центрифуга одинаково хорошо работает и с легкими и с тяжелыми элементами. Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе.

Поэтому желательно, как можно быстрее раскрутить центрифугу. Типичные скорости вращения центрифуг от 250 до 600 м/с. Этот метод имеет уменьшенное энергопотребление, большую легкость в наращивании мощности. В настоящее время газовое центрифугирование — основной метод разделения изотопов. Ответьте на вопросы к тексту:

1. Где находят применение изотопные технологии?

2. Как используют изотопы в медицине?

3. За счет какого действия происходит разделение изотопов в центрифугу?

4. Какие методы разделения изотопов вы еще знаете?

Билет 12