Физика руд: Равноускоренное движение — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Содержание

Равноускоренное движение — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике


Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: виды механического движения, скорость, ускорение, уравнения прямолинейного равноускоренного движения, свободное падение.

Равноускоренное движение — это движение с постоянным вектором ускорения . Таким образом, при равноускоренном движении остаются неизменными направление и абсолютная величина ускорения.

Зависимость скорости от времени.

 

При изучении равномерного прямолинейного движения вопрос зависимости скорости от времени не возникал: скорость была постоянна в процессе движения. Однако при равноускоренном движении скорость меняется с течением времени, и эту зависимость нам предстоит выяснить.

Давайте ещё раз потренируемся в элементарном интегрировании. Исходим из того, что производная вектора скорости есть вектор ускорения:

. (1)

В нашем случае имеем . Что надо продифференцировать, чтобы получить постоянный вектор ? Разумеется, функцию . Но не только: к ней можно добавить ещё произвольный постоянный вектор (ведь производная постоянного вектора равна нулю). Таким образом,

. (2)

Каков смысл константы ? В начальный момент времени скорость равна своему начальному значению: . Поэтому, полагая в формуле (2), получим:

.

Итак, константа — это начальная скорость тела. Теперь соотношение (2) принимает свой окончательный вид:

. (3)

В конкретных задачах мы выбираем систему координат и переходим к проекциям на координатные оси. Часто хватает двух осей и прямоугольной декартовой системы координат, и векторная формула (3) даёт два скалярных равенства:

, (4)

. (5)

Формула для третьей компоненты скорости, если она необходима, выглядит аналогично.)

Закон движения.

 

Теперь мы можем найти закон движения, то есть зависимость радиус-вектора от времени. Вспоминаем, что производная радиус-вектора есть скорость тела:

Подставляем сюда выражение для скорости, даваемое формулой (3):

(6)

Сейчас нам предстоит проинтегрировать равенство (6). Это несложно. Чтобы получить , надо продифференцировать функцию . Чтобы получить , нужно продифференцировать . Не забудем добавить и произвольную константу :

.

Ясно, что — это начальное значение радиус-вектора в момент времени . В результате получаем искомый закон равноускоренного движения:

. (7)

Переходя к проекциям на координатные оси, вместо одного векторного равенства (7) получаем три скалярных равенства:

. (8)

. (9)

. (10)

Формулы (8) — (10) дают зависимость координат тела от времени и поэтому служат решением основной задачи механики для равноускоренного движения.

Снова вернёмся к закону движения (7). Заметим, что — перемещение тела. Тогда
получаем зависимость перемещения от времени:

.

Прямолинейное равноускоренное движение.

 

Если равноускоренное движение является прямолинейным, то удобно выбрать координатную ось вдоль прямой, по которой движется тело. Пусть, например, это будет ось . Тогда для решения задач нам достаточно будет трёх формул:

,

,

,

где — проекция перемещения на ось .

Но очень часто помогает ещё одна формула, являющаяся их следствием. Выразим из первой формулы время:

и подставим в формулу для перемещения:

.

После алгебраических преобразований (проделайте их обязательно!) придём к соотношению:

.

Эта формула не содержит времени и позволяет быстрее приходить к ответу в тех задачах, где время не фигурирует.

Свободное падение.

 

Важным частным случаем равноускоренного движения является свободное падение. Так называется движение тела вблизи поверхности Земли без учёта сопротивления воздуха.

Свободное падение тела, независимо от его массы, происходит с постоянным ускорением свободного падения , направленным вертикально вниз. Почти во всех задачах при расчётах полагают м/с.

Давайте разберём несколько задач и посмотрим, как работают выведенные нами формулы для равноускоренного движения.

Задача. Найти скорость приземления дождевой капли, если высота тучи км.

Решение. Направим ось вертикально вниз, расположив начало отсчёта в точке отрыва капли. Воспользуемся формулой

.

Имеем: — искомая скорость приземления, . Получаем: , откуда . Вычисляем: м/с. Это 720 км/ч, порядка скорости пули.

На самом деле капли дождя падают со скоростью порядка нескольких метров в секунду. Почему такое расхождение? Сопротивление воздуха!

Задача. Тело брошено вертикально вверх со скоростью м/с. Найти его скорость через c.

Решение. Направим ось вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

.

Здесь , так что . Вычисляем: м/с. Значит, скорость будет равна 20 м/с. Знак проекции указывает на то, что тело будет лететь вниз.

Задача. С балкона, находящегося на высоте м, бросили вертикально вверх камень со скоростью м/с. Через какое время камень упадёт на землю?

Решение. Направим ось вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

.

Имеем: так что , или . Решая квадратное уравнение, получим c.

Горизонтальный бросок.

 

Равноускоренное движение не обязательно является прямолинейным. Рассмотрим движение тела, брошенного горизонтально.

Предположим, что тело брошено горизонтально со скоростью с высоты . Найдём время и дальность полёта, а также выясним, по какой траектории происходит движение.

Выберем систему координат так, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Горизонтальный бросок

 

Используем формулы:

В нашем случае . Получаем:

. (11)

Время полёта найдём из условия, что в момент падения координата тела обращается в нуль:

.

Дальность полёта — это значение координаты в момент времени :

.

Уравнение траектории получим, исключая время из уравнений (11). Выражаем из первого уравнения и подставляем во второе:

.

Получили зависимость от , которая является уравнением параболы. Следовательно, тело летит по параболе.

Бросок под углом к горизонту.

 

Рассмотрим несколько более сложный случай равноускоренного движения: полёт тела, брошенного под углом к горизонту.

Предположим, что тело брошено с поверхности Земли со скоростью , направленной под углом к горизонту. Найдём время и дальность полёта, а также выясним, по какой траектории двигается тело.

Выберем систему координат так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Бросок под углом к горизонту

 

Начинаем с уравнений:

,

.

В нашем случае . Получаем:

.

Дальше действуем так же, как и в случае горизонтального броска. В результате приходим к соотношениям:

,

,

.

(Обязательно проделайте эти вычисления самостоятельно!) Как видим, зависимость от снова является уравнением параболы.Попробуйте также показать, что максимальная высота подъёма определяется формулой:

.

 

Флипчарт и конспект урока по физике на тему «решение задач на РУД» (10 класс)

Краткое описание документа:

Урок по физике

Решение задач по теме «Равноускоренное движение»

Учитель физики Черкасова З.И.

2012 г.

Урок по физике

Тема: Решение задач по теме «Равноускоренное движение»

Цель урока:

Обучающая: повторить и продолжить закрепление основных понятий и формул равноускоренного движения и применить знаний при решении задач разного типа по теме.

Развивающая: продолжить развитие умений и навыков читать графики, решать задачи на применение формул, изученных в данной теме, развивать творческую активность и самостоятельность учеников; развивать умения выделять главное, делать выводы, выделять существенные признаки объектов; развивать логическое мышление учащихся при формировании «технических приёмов» умственной деятельности (анализ, абстрагирование, выявление причинно-следственных связей и др.) в процессе обучения решению основной задачи механики для равноускоренного движения аналитическим и графическим способом.

Воспитывающая: продолжить формирование деятельности по самостоятельному применению знаний в процессе создания проблемных ситуаций, способствовать воспитанию трудолюбия и настойчивости в достижении цели при выполнении самостоятельной работы.

Оборудование:

  1. Интерактивная доска;

  2. Компьютер

ХОД УРОКА

  1. Организационный момент

Науку все глубже постигнуть стремись,

Познанием вечного жаждой томись.

Лишь первых познаний блеснет тебе свет,

Узнаешь: предела для знания нет. Фирдоуси

Персидский и таджикский поэт,

940-1030гг.

  1. Актуализация теоретических знаний учащихся

а) Фронтальная работа учащихся на интерактивной доске: повторение формул равноускоренного движения (работа с таблицей)

величина

формула

Формула при υ0=0

график

ускорение

скорость

путь

координата

в) работа с соотношениями «Найди правильную дорогу». Необходимо правильно соединить стрелочками физические величины, обозначение физических величин и единицы их измерения.

υ

t

α

S

c

м

м/с

м/с2

Ускорение

Скорость

Время

Перемещение

  1. Обобщение и закрепление темы при решении задач.

равномерное

равноускоренное

S = 8+6t м

υ = 8+2t м/с

x = 2+3t м

x = t2 м

υ = 2 м/с

S = t

2 -2t м

X = 4t м

x = 3+t — t2 м

Движение тела задано уравнением υ = 8+t м/с. Дать характеристику движению тела.

Можно решать задачи в общем виде, когда нет числового выражения физических величин. При решении нескольких таких задач мы попробуем найти формулу скорейшего нахождения искомой величины:

  1. Дано: υ0 =0, a, S. t -?

  2. Дано: υ0 =0, S, t. υ -?

  3. Дано: υ0 =0, S, υ. a -?

  4. Дано: υ =0, υ0, t. S -?

  5. Дано: υ0 =0, a, υ. t -?

  6. Дано: a, S, t. υ0-?

  7. Дано: υ0 =0, a, S. υ -?

1.Какой из участков графика зависимости скорости человека от времени соответствует равномерному движению, равноускоренному движению, равнозамедленному движению?

Ответ: участок ВС – соответствует равномерному движению;

участок СD – соответствует равноускоренному движению;

участок АВ – соответствует равнозамедленному движению.

Какие величины можно определить по графику движения тел? Федорченко Ваня покажет нам свое домашнее индивидуальное задание.

2.На рисунке схематически показаны графики зависимости скорости автомобилей от времени. Что общего у всех движений, чем они отличаются?

Ответ: Все движения имеют одинаковую начальную скорость;

Движения на графиках 1 и 2 – равноускоренное, причем ускорение 1>2;

Движения на графике 3 – равномерное;

Движения на графике 4 – равнозамедленное.

В задачах мы рассмотрели отдельно движение автомобиля и пешехода. Но в жизни автомобиль и пешеход могут оказаться недалеко друг от друга, их траектории могут пересечься. В газетах часто пишут, что каждую минуту на дороге погибает человек, а сколько среди них детей. Вот мы с вами и рассмотрим случай, когда зазевавшийся мальчик Петя шёл через дорогу, по которой ехал на своём автомобиле некий Иван Иванович.

Задача: При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 5 с. Если автомобиль находится на расстоянии 25 метров от Вани, можно ли в этой ситуации обойтись без ДТП.

«Во времена кардинала Ришелье среди французских аристократок стало модным самим управлять лошадиной упряжкой, без кучера. Участились случаи столкновений, наездов на прохожих.

Заставить женщину отказаться от своего желания — невозможно, это хорошо было известно уже во времена Ришелье. Как кардиналу «поставить на место» безумных аристократок?

Решение: Ришелье издал указ, разрешающий управлять упряжкой лошадей только женщинам, достигшим 35-летнего возраста. На следующий день на улицах Парижа не осталось ни одной знатной дамы с вожжами в руках».

  1. Домашнее задание: Как произвести посадку и высадку пассажиров из поезда, не останавливая его? Предложите свои варианты.

  2. Дополнительное задание

Подумай и найди соответствие.

Ответ: 1 – В; 5 – А;

2 – G; 6 – F;

3 – C; 4 – D.

Кинематика — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Система СИ

К оглавлению…

Основные единицы измерения величин в системе СИ таковы:

  1. единица измерения длины — метр (1 м),
  2. времени — секунда (1 с),
  3. массы — килограмм (1 кг),
  4. количества вещества — моль (1 моль),
  5. температуры — кельвин (1 К),
  6. силы электрического тока — ампер (1 А),
  7. Справочно: силы света — кандела (1 кд, фактически не используется при решении школьных задач).

При выполнении расчетов в системе СИ углы измеряются в радианах.

Если в задаче по физике не указано, в каких единицах нужно дать ответ, его нужно дать в единицах системы СИ или в производных от них величинах, соответствующих той физической величине, о которой спрашивается в задаче. Например, если в задаче требуется найти скорость, и не сказано в чем ее нужно выразить, то ответ нужно дать в м/с.

Для удобства в задачах по физике часто приходится использовать дольные (уменьшающие) и кратные (увеличивающие) приставки. их можно применять к любой физической величине. Например, мм – миллиметр, кт – килотонна, нс – наносекунда, Мг – мегаграмм, ммоль – миллимоль, мкА – микроампер. Запомните, что в физике не существует двойных приставок. Например, мкг – это микрограмм, а не милликилограмм. Учтите, что при сложении и вычитании величин Вы можете оперировать только величинами одинаковой размерности. Например, килограммы можно складывать только с килограммами, из миллиметров можно вычитать только миллиметры, и так далее. При переводе величин пользуйтесь следующей таблицей.

Таблица дольных и кратных приставок в физике:

 

Путь и перемещение

К оглавлению…

Кинематикой называют раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин этого движения.

Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Всякое тело имеет определенные размеры. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать материальной точкой. Так при движении автомобиля на большие расстояния можно пренебречь его длиной, так как длина автомобиля мала по сравнению с расстояниями, которое он проходит.

Интуитивно понятно, что характеристики движения (скорость, траектория и т.д.) зависят от того, откуда мы на него смотрим. Поэтому для описания движения вводится понятие системы отсчета. Система отсчета (СО) – совокупность тела отсчета (оно считается абсолютно твердым), привязанной к нему системой координат, линейки (прибора, измеряющего расстояния), часов и синхронизатора времени.

Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело (материальная точка) описывает в данной СО некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его конечным положением. Перемещение есть векторная величина. Перемещение может в процессе движения увеличиваться, уменьшаться и становиться равным нулю.

Пройденный путь равен длине траектории, пройденной телом за некоторое время. Путь – скалярная величина. Путь не может уменьшаться. Путь только возрастает либо остается постоянным (если тело не движется). При движении тела по криволинейной траектории модуль (длина) вектора перемещения всегда меньше пройденного пути.

При равномерном (с постоянной скоростью) движении путь L может быть найден по формуле:

где: v – скорость тела, t – время в течении которого оно двигалось. При решении задач по кинематике перемещение обычно находится из геометрических соображений. Часто геометрические соображения для нахождения перемещения требуют знания теоремы Пифагора.

 

Средняя скорость

К оглавлению…

Скорость – векторная величина, характеризующая быстроту перемещения тела в пространстве. Скорость бывает средней и мгновенной. Мгновенная скорость описывает движение в данный конкретный момент времени в данной конкретной точке пространства, а средняя скорость характеризует все движение в целом, в общем, не описывая подробности движения на каждом конкретном участке.

Средняя скорость пути – это отношение всего пути ко всему времени движения:

где: Lполн – весь путь, который прошло тело, tполн – все время движения.

Средняя скорость перемещения – это отношение всего перемещения ко всему времени движения:

Эта величина направлена так же, как и полное перемещение тела (то есть из начальной точки движения в конечную точку). При этом не забывайте, что полное перемещение не всегда равно алгебраической сумме перемещений на определённых этапах движения. Вектор полного перемещения равен векторной сумме перемещений на отдельных этапах движения.

  • При решении задач по кинематике не совершайте очень распространенную ошибку. Средняя скорость, как правило, не равна среднему арифметическому скоростей тела на каждом этапе движения. Среднее арифметическое получается только в некоторых частных случаях.
  • И уж тем более средняя скорость не равна одной из скоростей, с которыми двигалось тело в процессе движения, даже если эта скорость имела примерно промежуточное значение относительно других скоростей, с которыми двигалось тело.

 

Равноускоренное прямолинейное движение

К оглавлению…

Ускорение – векторная физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела. Ускорением тела называют отношение изменения скорости к промежутку времени, в течение которого происходило изменение скорости:

где: v0 – начальная скорость тела, v – конечная скорость тела (то есть спустя промежуток времени t).

Далее, если иное не указано в условии задачи, мы считаем, что если тело движется с ускорением, то это ускорение остается постоянным. Такое движение тела называется равноускоренным (или равнопеременным). При равноускоренном движении скорость тела изменяется на одинаковую величину за любые равные промежутки времени.

Равноускоренное движение бывает собственно ускоренным, когда тело увеличивает скорость движения, и замедленным, когда скорость уменьшается. Для простоты решения задач удобно для замедленного движения брать ускорение со знаком «–».

Из предыдущей формулы, следует другая более распространённая формула, описывающая изменение скорости со временем при равноускоренном движении:

Перемещение (но не путь) при равноускоренном движении рассчитывается по формулам:

В последней формуле использована одна особенность равноускоренного движения. При равноускоренном движении среднюю скорость можно рассчитывать, как среднее арифметическое начальной и конечной скоростей (этим свойством очень удобно пользоваться при решении некоторых задач):

С расчетом пути все сложнее. Если тело не меняло направления движения, то при равноускоренном прямолинейном движении путь численно равен перемещению. А если меняло – надо отдельно считать путь до остановки (момента разворота) и путь после остановки (момента разворота). А просто подстановка времени в формулы для перемещения в этом случае приведет к типичной ошибке.

Координата при равноускоренном движении изменяется по закону:

Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:

Аналогичные формулы получаются для остальных координатных осей. Формула для тормозного пути тела:

 

Свободное падение по вертикали

К оглавлению…

На все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, действует сила тяжести. В отсутствие опоры или подвеса эта сила заставляет тела падать к поверхности Земли. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то движение тел только под действием силы тяжести называется свободным падением. Сила тяжести сообщает любым телам, независимо от их формы, массы и размеров, одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения. Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения составляет:

Это значит, что свободное падение всех тел вблизи поверхности Земли является равноускоренным (но не обязательно прямолинейным) движением. Вначале рассмотрим простейший случай свободного падения, когда тело движется строго по вертикали. Такое движение является равноускоренным прямолинейным движением, поэтому все изученные ранее закономерности и фокусы такого движения подходят и для свободного падения. Только ускорение всегда равно ускорению свободного падения.

Традиционно при свободном падении используют направленную вертикально ось OY. Ничего страшного здесь нет. Просто надо во всех формулах вместо индекса «х» писать «у». Смысл этого индекса и правило определения знаков сохраняется. Куда направлять ось OY – Ваш выбор, зависящий от удобства решения задачи. Вариантов 2: вверх или вниз.

Приведем несколько формул, которые являются решением некоторых конкретных задач по кинематике на свободное падение по вертикали. Например, скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:

Время падения тела с высоты h без начальной скорости:

Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v0, время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):

 

Горизонтальный бросок

К оглавлению…

При горизонтальном броске с начальной скоростью v0 движение тела удобно рассматривать как два движения: равномерное вдоль оси ОХ (вдоль оси ОХ нет никаких сил препятствующих или помогающих движению) и равноускоренного движения вдоль оси OY.

Скорость в любой момент времени направлена по касательной к траектории. Ее можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Горизонтальная составляющая всегда остается неизменной и равна vxv0. А вертикальная возрастает по законам ускоренного движения vy = gt. При этом полная скорость тела может быть найдена по формулам:

При этом важно понять, что время падения тела на землю никоим образом не зависит от того, с какой горизонтальной скоростью его бросили, а определяется только высотой, с которой было брошено тело. Время падения тела на землю находится по формуле:

Пока тело падает, оно одновременно движется вдоль горизонтальной оси. Следовательно, дальность полета тела или расстояние, которое тело сможет пролететь вдоль оси ОХ, будет равно:

Угол между горизонтом и скоростью тела легко найти из соотношения:

Также иногда в задачах могут спросить о моменте времени, при котором полная скорость тела будет наклонена под определенным углом к вертикали. Тогда этот угол будет находиться из соотношения:

Важно понять, какой именно угол фигурирует в задаче (с вертикалью или с горизонталью). Это и поможет вам выбрать правильную формулу. Если же решать эту задачу координатным методом, то общая формула для закона изменения координаты при равноускоренном движении:

Преобразуется в следующий закон движения по оси OY для тела брошенного горизонтально:

При ее помощи мы можем найти высоту на которой будет находится тело в любой момент времени. При этом в момент падения тела на землю координата тела по оси OY будет равна нулю. Очевидно, что вдоль оси OХ тело движется равномерно, поэтому в рамках координатного метода горизонтальная координата изменятся по закону:

 

Бросок под углом к горизонту (с земли на землю)

К оглавлению…

Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):

Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:

Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т.е. тело бросали, например, с земли на землю):

Минимальная скорость тела брошенного под углом к горизонту – в наивысшей точке подъёма, и равна:

Максимальная скорость тела брошенного под углом к горизонту – в моменты броска и падения на землю, и равна начальной. Это утверждение верно только для броска с земли на землю. Если тело продолжает лететь ниже того уровня, с которого его бросали, то оно будет там приобретать все большую и большую скорость.

 

Сложение скоростей

К оглавлению…

Движение тел можно описывать в различных системах отсчета. С точки зрения кинематики все системы отсчета равноправны. Однако кинематические характеристики движения, такие как траектория, перемещение, скорость, в разных системах оказываются различными. Величины, зависящие от выбора системы отсчета, в которой производится их измерение, называют относительными. Таким образом, покой и движение тела относительны. Классический закон сложения скоростей:

Таким образом, абсолютная скорость тела равна векторной сумме его скорости относительно подвижной системы координат и скорости самой подвижной системы отсчета. Или, другими словами, скорость тела в неподвижной системе отсчета равна векторной сумме скорости тела в подвижной системе отсчета и скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

 

Равномерное движение по окружности

К оглавлению…

Движение тела по окружности является частным случаем криволинейного движения. Такой вид движения также рассматривается в кинематике. При криволинейном движении вектор скорости тела всегда направлен по касательной к траектории. То же самое происходит и при движении по окружности (см. рисунок). Равномерное движение тела по окружности характеризуется рядом величин.

Период – время, за которое тело, двигаясь по окружности, совершает один полный оборот. Единица измерения – 1 с. Период рассчитывается по формуле:

Частота – количество оборотов, которое совершило тело, двигаясь по окружности, в единицу времени. Единица измерения – 1 об/с или 1 Гц. Частота рассчитывается по формуле:

В обеих формулах: N – количество оборотов за время t. Как видно из вышеприведенных формул, период и частота величины взаимообратные:

При равномерном вращении скорость тела будет определяется следующим образом:

где: l – длина окружности или путь, пройденный телом за время равное периоду T. При движении тела по окружности удобно рассматривать угловое перемещение φ (или угол поворота), измеряемое в радианах. Угловой скоростью ω тела в данной точке называют отношение малого углового перемещения Δφ к малому промежутку времени Δt. Очевидно, что за время равное периоду T тело пройдет угол равный 2π, следовательно при равномерном движении по окружности выполняются формулы:

Угловая скорость измеряется в рад/с. Не забывайте переводить углы из градусов в радианы. Длина дуги l связана с углом поворота соотношением:

Связь между модулем линейной скорости v и угловой скоростью ω:

При движении тела по окружности с постоянной по модулю скоростью изменяется только направление вектора скорости, поэтому движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью является движением с ускорением (но не равноускоренным), так как меняется направление скорости. В этом случае ускорение направлено по радиусу к центру окружности. Его называют нормальным, или центростремительным ускорением, так как вектор ускорения в любой точке окружности направлен к ее центру (см. рисунок).

Модуль центростремительного ускорения связан с линейной v и угловой ω скоростями соотношениями:

Обратите внимание, что если тела (точки) находятся на вращающемся диске, шаре, стержне и так далее, одним словом на одном и том же вращающемся объекте, то у всех тел одинаковые период вращения, угловая скорость и частота.

Электромагнитный сепаратор — Русский

 

 

 

Сепаратор и один из его создателей Э.К. Якубайлик

 

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Новый метод разделения минералов с близкими магнитными характеристиками, основанный на использовании пульсирующих градиентных магнитных полей.

Изготовлен макет сепаратора, представляющий собой пару катушек, создающих периодические пульсирующие магнитные поля, направленные навстречу друг другу. Сухой исходный материал подается в зазор между ними.

Испытания макета проведены на железных рудах и хвостах железных руд Абагурской обогатительной фабрики, пирротиновом концентрате Норильского ГМК.

Из магнетитовых промпродуктов, содержащих 40-47% железа и 1-2% серы, получены высококачественные концентраты с содержанием железа до 68% и серы 0.2-0.4%. Из хвостов железных руд (13% железа и 4% серы) извлечено 3% концентрата, содержащего 64% и 0.5% серы. Пирротиновый концентрат, содержащий 1.6% никеля, разделяется на две фракции: моноклинную (выход — 30%), с 1.3-1.4% никеля, и гексагональную (выход — 70%), с 2.1% никеля.

ОБЛАСТИ ВОЗМОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Метод применим для разделения сульфидов и окислов железа, где обычная магнитная сепарация малоэффективна. Может быть использован для агломерации руд, переработки хвостов обогащения отработанных месторождений с повышенным содержанием черных и цветных металлов.

СТЕПЕНЬ ГОТОВНОСТИ РАЗРАБОТКИ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ

Институтом физики совместно с Кузнецким металлургическим комбинатом создается полупромышленный сепаратор с пульсирующим магнитным полем, предназначенный для получения концентратов с низким содержанием серы, производительностью 200 кг/час.

Институт заинтересован в партнерах для промышленной реализации метода.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ С ИЗВЕСТНЫМИ РАЗРАБОТКАМИ

Промышленная реализация нового способа позволит повысить качество сырья для агломерации, снизить выбросы серы. Метод может быть использован для переработки хвостов обогащения отработанных месторождений с повышенным содержанием черных и цветных металлов.

СВЕДЕНИЯ О ПАТЕНТОСПОСОБНОСТИ И ПАТЕНТНОЙ ЗАЩИТЕ РАЗРАБОТКИ

А.с. № 1722587, патенты РФ №№ 2018368, 2105613.

Комбинированные задачи по физике. 10–11 классы. Программа элективного курса

Пояснительная записка

В настоящее время к числу наиболее актуальных вопросов образования в профильных классах относится введение элективных курсов. В связи с этим, большое значение приобрела проблема, связанная с правильным выбором элективных курсов из государственных, утвержденных Министерством образования. А также с разработкой и написанием их по мере необходимости.

Данный элективный курс разработан для учащихся общеобразовательных 10-11 классов МОУ. Курс основан на знаниях и умениях, полученных учащимися при изучении физики в основной и средней школе, и предлагается учащимся в дополнение к изучаемому школьному курсу физики, так как по новому БУП, количество учебных занятий по физике в неделю сократилось вдвое.

Введение с 2007- 2008 учебного года данного курса предусматривает расширение и закрепление отдельных разделов физики путем их комбинирования, которое осуществляется как в одном большом разделе, так и между модулями. Отличительной чертой данного курса является то, что обучающиеся закрепляют навыки решения физических задач и формируют исследовательские в ходе самостоятельного познавательного процесса и самостоятельной практической деятельности.

Особый акцент в данном курсе сделан на ознакомление с новыми методиками решения задач при помощи физических опытов, исследовательских и лабораторных работ, помогающих наблюдать и изучать те или иные явления. Причем данные наблюдения и исследования находятся в неразрывной связи с развитием креативных способностей учащихся, что формирует внутреннюю мотивацию учебной деятельности.

Огромную важность в непрерывном образовании личности, формирования целостной картины мира, развития надпредметных умений и навыков приобретают вопросы развития способностей учащихся на основе изучения материала не отдельными фрагментами, а комбинацией отдельных тем и разделов, плавно перетекающих друг в друга, что отражено в структуре данного курса. Изучение данного элективного курса тесно связано с такими дисциплинами, как математика и химия, и опирается на изучаемый материал по названным предметам.

Элективный курс «Комбинированные задачи по физике» адресован учащимся 10-11-х классов, изучающих физику по двухчасовой программе, в общеобразовательных классах.

Данный элективный курс разработан в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по физике.

В результате изучения курса обучающийся должен научиться:

  • классифицировать задачи по требованию, по содержанию, по способу задания и решения;
  • знать основные понятия и величины: относительность движения, скорость, масса, ускорение, импульс, сила, потенциальная и кинетическая энергия, полная механическая энергия, работа, мощность, коэффициент полезного действия, период, амплитуда и частота колебаний, инерциальная система отсчета, электрическое и магнитное поле, электромагнитные и звуковые волны, атом, атомное ядро, изотопы, электрон, протон, нейтрон, дефект масс и др.;
  • понимать важнейшие категории научного познания: явления и факты, понятия, законы, теоретические выводы; этапы развития естественнонаучного познания: наблюдение, эксперимент, построение гипотез и моделей, вывод следствий и их проверка;
  • уметь планировать, проводить наблюдения и эксперименты, фиксировать полученные данные, систематизировать их, решать качественные, графические и расчетные задачи.

Целью данного курса является расширение и закрепление материала основного курса физики, усиление его прикладной направленности. В ходе достижения данной цели решаются следующие задачи:

  • закрепить у учащихся знания, умения и навыки, входящие в обязательный минимум содержания общего образования по физике;
  • развивать мотивацию учебной деятельности, стремление к саморазвитию;
  • способствовать воспитанию экологической культуры учащихся.

Предлагаемый элективный курс включает в себя следующие модули:

  1. «Введение» (2 часа)
  2. «Основы кинематики» ( 9 часов),
  3. «Основы динамики» ( 8 часов),
  4. «Силы всемирного тяготения» (5 часов),
  5. «МКТ» (14 часов),
  6. «Термодинамика» (7 часов),
  7. «Электрические взаимодействия» (10 часов),
  8. «Постоянный электрический ток» (7 часов),
  9. «Магнитные взаимодействия» (4 часа)
  10. «Электромагнитное поле» (10 часов),
  11. «Оптика» (8 часов),
  12. «Кванты и атомы» (7 часов),
  13. «Атомное ядро и элементарные частицы» (8 часов),
  14. « Консультации» (13 часов),
  15. «Подготовка к тестированию и тестирование по модулям»( 13часов),
  16. «Физическая олимпиада» (2 часа),
  17.  «Пробный ЕГЭ» (2 часа).

Данный элективный курс предусматривает проведение практических занятий по решению задач, уроков-обобщений, семинаров, зачетов, групповой работы, физических олимпиад и др.

Большое место в овладении данным курсом отводится приобщению старшеклассников к научно-исследовательской деятельности с правом выступления на научно-практических конференциях.

Итогом изучения данного элективного курса является проведение физической олимпиады по завершении 10 класса и ЕГЭ по окончании 11 класса.

Данный курс общим объемом 140 часов рассчитан на изучение в течение двух лет.

Содержание учебной программы

1

Введение

Современные методы познания мира. Физическая задача. Правила и алгоритмы решения задач. Качественные и количественные задачи.

2

Механика

Формулы по курсу. Графические методы решения задач. Движение тел под действием нескольких сил. Решение задач различными способами, в том числе с учетом ЗС. Комбинированные задачи.

3

МКТ. Термодинамика.

Формулы по разделу. Качественные и расчетные задачи на газовые законы. Конденсированные состояния. Задачи на тепловой баланс. Взаимный переход механической и тепловой энергии друг в друга. Тепловые двигатели. Комбинированные задачи.

4

Электродинамика

Формулы по разделу. Качественные и расчетные задачи на темы «Электростатика. Законы постоянного тока. Магнетизм». Задачи на принцип суперпозиции полей. Задачи на соединения и расчет цепей смешанного типа. Электропроводность веществ. Комбинированные задачи.

5

Колебания и волны

Формулы по разделам «Механические и электромагнитные колебания и волны». График колебания. График волны. Модели колебательных движений. Колебательный контур. Решение уравнений, описывающих колебательные движения. Комбинированные задачи.

6

Оптика

Формулы по разделу. Законы геометрической и волновой оптики. Линзы. Решение комбинированных задач. Основные формулы и понятия СТО.

7

Квантовая физика

Формулы по разделу. Фотоэффект. Качественные и расчетные задачи на фотоэффект. Тепловое излучение. Комбинированные задачи по теме.

8

Физики атома и атомного ядра

Формулы по разделам. Теория атома водорода по Бору. Качественные и количественные задачи на физику атома и атомного ядра. Закон радиоактивного распада. Комбинированные задачи по теме.

9

Подготовка к ЕГЭ

Решение задач уровня «А» и «В» при подготовке к экзамену в форме ЕГЭ.

Календарно-тематический план

10 класс

Дата

№ п/п

Тема урока

Час

Вид контроля

Примечания

Теор.

Прак.

 

 

I полугодие

(32 часа)

 

 

I

 

Введение.

( 2 часа)

 

 

Сент.

1

ТБ. Правила и приемы решения физических задач. Основные требования к составлению и при решении физических задач.

1

 

 

 

Сент.

2

Этапы решения задач.

 Анализ и оформление решения. Типичные недостатки при решении и оформлении задачи. Различные приемы и способы решения физических задач.

 

1

 

Семинар

 

 

Основы кинематики

( 9 часов)

 

 

Сент.

3

Прямолинейное равномерное движение (РД). Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Сент.

4

Графическое представление равномерного движения.

 

1

 

 

Сент.

5

Равноускоренное движение (РУД). Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Сент.

6

Графическое представление равноускоренного движения.

 

1

с/р

 

Сент.

7

Движение по вертикали. Решение задач.

 

1

 

 

Сент.

8

Движение под углом к горизонту. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Сент.

9

Криволинейное движение.

1

 

 

 

Окт.

10

Решение задач на движение по параболе и окружности.

 

1

 

 

Окт.

11

Зачет по теме «Основы кинематики»

 

1

Зачет

 

 

 

Основы динамики

(8 часов)

 

 

Окт.

12

Первый закон Ньютона. Решение качественных задач.

1

 

 

 

Окт.

13

Второй закон Ньютона. Решение качественных задач.

0,5

0,5

 

 

Окт.

14

Силы в природе. Решение качественных задач.

1

 

 

 

Окт.

15

Движение тел под действием нескольких сил. Равнодействующая сила.

 

1

 

 

Окт.

16

Решение задач на движение по горизонтали и по вертикали.

 

1

 

 

Окт.

17

Решение задач на движение по наклонной плоскости.

 

1

 

Практикум

Окт.

18

Третий закон Ньютона. Решение качественных задач.

0,5

0,5

 

 

Нояб.

19

Зачет по теме «Основы динамики»

 

1

Зачет

 

 

 

Силы всемирного тяготения

(5 часов)

 

 

Нояб.

20

Закон всемирного тяготения. Решение качественных задач.

1

 

 

 

Нояб.

21

Решение задач на закон всемирного тяготения.

 

1

 

 

Нояб.

22

Движение планет и ИСЗ. Решение задач на движение по окружности.

 

1

 

 

Нояб.

23

Вес тела. Невесомость. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Нояб.

24

Зачет по теме «Закон всемирного тяготения»

 

1

Зачет

 

 

 

Законы сохранения

(8 часов)

 

 

Декаб.

25

Импульс силы. Импульс тела. Связь импульса силы и импульса тела. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Декаб.

26

Закон сохранения импульса (ЗСИ). Реактивное движение. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Декаб.

27

Механическая работа и мощность. Решение задач.

0,5

0,5

С/р

 

Декаб.

28

Решение задач на работу силы тяжести, силы трения, силы упругости.

 

1

 

 

Декаб.

29

Кинетическая и потенциальная энергия. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Декаб.

30

Закон сохранения полной механической энергии (ЗСЭ). Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Декаб.

31

Решение задач на применение ЗСИ и ЗСЭ.

 

1

 

 

Декаб.

32

Зачет по теме «Законы сохранения»

 

1

Зачет

 

 

 

II полугодие

(36 часов)

 

 

Янв.

33

Подготовка к тестированию по разделу «Механика»

 

1

 

 

Янв.

34

Тестирование по теме «Механика»

 

1

Тест

 

Янв.

35

Виды погрешностей в лабораторных работах

1

 

 

 

Янв.

36

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Янв.

37

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

 

 

МКТ

( 14 часов)

 

 

Февр.

38

Масса и размеры молекул. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Февр.

39

Температура. Абсолютная температура. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Февр.

40

Изопроцессы в газах. Решение качественных задач.

0,5

0,5

С/р

 

Февр.

41

 Изопроцессы. Решение задач.

 

1

 

 

Февр.

42

Основные газовые законы и их графики. Решение графических задач.

 

1

 Урок в кабинете информатики

 

Февр.

43

Качественные и расчетные задачи на газовые законы.

 

1

 

 

Февр.

44

Урок – консультация по газовым законам.

 

1

 Занятие взаимообучения

 

Февр.

45

Уравнение состояния идеального газа. Решение качественных задач.

0,5

0,5

 

 

Февр.

46

Решение задач на основное уравнение идеального газа.

 

1

 

 

Март

47

Температура – мера средней кинетической энергии молекул. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Март

48

Основное уравнение МКТ. Решение задач.

 

1

 

 

Март

49

Измерение скоростей молекул газа. Решение задач.

0,5

0,5

 

 

Март

50

Решение комбинированных задач по разным темам.

 

1

 Практикум

 

Март

51

Зачет по теме «МКТ»

 

1

Зачет

 

 

 

Термодинамика

(7 часов)

 

 

Март

52

Внутренняя энергия и работа в термодинамике. Решение качественных задач.

 

1

 

 

Апрель

53

Количество теплоты. Решение качественных задач.

 

 

 

 

Апрель

54

Решение задач на уравнение теплового баланса.

 

 

 

 

Апрель

55

Законы термодинамики.

 

 

 

 

Апрель

56

Решение задач на первый закон термодинамики.

 

 

 

 

Апрель

57

Тепловые двигатели. Значение тепловых двигателей

 

1

 

 

Апрель

58

Решение задач на тепловые двигатели. Тест по теме «Термодинамика»

 

1

Тест

 

Апрель

59

Подготовка к тестированию по разделу «МКТ. Термодинамика»

 

1

 

 

Апрель

60

Тестирование по теме «МКТ. Термодинамика»

 

1

Тест

 

Май

61

Консультации по выполнению лабораторных работ.

 

1

 

 

Май

62

Повторение изученного материала. Консультации.

 

1

 

 

Май

63

Повторение изученного материала. Консультации.

 

1

 Обобщение

 

Май

64

Физическая олимпиада

 

1

 Олимпиада

 

Май

65

Физическая олимпиада

 

1

 Олимпиада

 

Май

66-68

Подготовка к итоговому тестированию

 

3

 

 

Май

69

70

Итоговое тестирование

 

2

Итоговый тест

 

Май

 

11 класс

Дата

№ п/п

Тема урока

Час

Вид контроля

Примечания

Теор.

Прак.

 

 

I полугодие

(32 часа)

 

 

 

 

Электродинамика

(41 час)

 

 

 

 

Электрические взаимодействия

(10 часов)

 

 

Сент.

1

ТБ. Природа электричества. Взаимодействие зарядов. Качественные задачи.

1

 

 

 

Сент.

2

Закон Кулона. Решение качественных и расчетных задач.

0,5

0,5

 

 

Сент.

3

Решение качественных задач на принцип суперпозиции полей

 

1

С/р

 

Сент.

4

Комбинированные задачи на принцип суперпозиции полей

 

1

 

 

Сент.

5

Решение задач на закон Кулона с учетом принципа суперпозиции полей.

 

1

 

Практикум

Сент.

6

Качественные задачи на диэлектрики в электростатическом поле.

1

 

 

 

Сент.

7

Решение задач на потенциальную энергию заряда в электростатическом поле.

 

1

 

 

Сент.

8

Задачи на связь разности потенциалов и напряженность

 

1

 

 

Окт.

9

Решение качественных и расчетных задач на электроемкость.

0,5

0,5

 

 

Окт.

10

Решение задач на энергию заряженного конденсатора. Зачет «Электрические взаимодействия».

 

1

Зачет

 

 

 

Постоянный электрический ток

(8 часов)

 

 

Окт.

11

Решение качественных и расчетных задач на электрический ток.

0,5

0,5

 

Занятие взаимообучения

Окт.

12

Решение расчетных и графических задач на закон Ома для участка цепи.

 

1

 

 

Окт.

13

Решение задач на различные виды соединения

 

1

 

 

Окт.

14

Решение задач на различные виды соединения

 

1

 

Практикум

Окт.

15

Решение качественных и расчетных задач на работу и энергию электрического тока.

0,5

0,5

 

 

Окт.

16

Решение качественных и количественных задач на мощность электрического тока

0,5

0,5

С/р

 

Окт.

17

Решение задач на закон Ома для полной цепи.

 

1

 

 

Окт.

18

Зачет по теме: «Постоянный электрический ток»

 

1

Зачет

 

 

 

 

Магнитные взаимодействия

(4 часа)

 

 

Нояб.

19

Качественные задачи на взаимодействие магнитов и токов.

0,5

0,5

 

 

Нояб.

20

Качественные и расчетные задачи на силу Ампера и силу Лоренца.

0,5

0,5

 

 

Нояб.

21

Задачи на правило буравчика и правило левой руки.

 

1

 

 

Нояб.

22

Зачет по теме «Магнитные взаимодействия»

 

1

Зачет

 

 

 

Электромагнитное поле

(10 часов)

 

 

Нояб.

23

Решение качественных задач по теме «Электромагнитная индукция».

0,5

 

 

 

Нояб.

24

Качественные и количественные задачи на закон электромагнитной индукции.

0,5

0,5

 

 

Декаб.

25

Правило Ленца при решении качественных задач.

 

1

 

 

Декаб.

26

Решение задач на самоиндукцию, индуктивность

 

1

С/р

 

Декаб.

27

Решение задач на энергию магнитного поля

 

1

 

 

Декаб.

28

Качественные задачи на использование генераторов и трансформаторов.

0,5

0,5

 

Семинар

Декаб.

29

Качественные и расчетные задачи на «Электромагнитные волны»

0,5

0,5

 

 

Декаб.

30

Зачет по теме «Электромагнитное поле»

 

1

Зачет

 

Декаб.

31

Подготовка к тесту по теме «Электродинамика»

 

1

 

 

Декаб.

32

Тест «Электродинамика»

 

1

Тест

 

 

 

II полугодие

(36 часов)

 

 

Янв.

33

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Янв.

34

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Янв.

35

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Янв.

36

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

 

 

Оптика

(8 часов)

 

 

Февр.

37

Качественные и расчетные задачи на законы геометрической оптики

0,5

0,5

 

 

Февр.

38

Качественные задачи на линзы

1

 

 

 

Февр.

39

Построение изображений в тонких линзах

 

1

С/р

 

Февр.

40

Качественные и расчетные задачи на глаз и оптические приборы

 

1

 

Семинар

Февр.

41

Качественные задачи на интерференцию, дифракцию, дисперсию

1

 

 

 

Февр.

42

Задачи с геометрическими построениями

 

1

 

 

Февр.

43

Подготовка к зачету по теме «Оптика»

 

1

 

 

Февр.

44

Зачет по теме «Оптика»

 

1

Зачет

 

 

 

Кванты и атомы

(7 часов)

 

 

Март

45

Качественные и расчетные задачи на фотоэффект

0,5

0,5

 

 

Март

46

Решение задач на уравнение Эйнштейна

 

1

 

 

Март

47

Решение задач на уравнение Эйнштейна

 

1

 

 

Март

48

Качественные задачи на строение атома

1

 

 

 

Март

49

Задачи на переходы между энергетическими уровнями

1

 

С/р

 

Март

50

Подготовка к зачету «Кванты и атомы»

 

1

 

 

Март

51

Зачет по теме «Кванты и атомы»

 

1

Зачет

 

 

 

Атомное ядро и элементарные частицы

(10 часов)

 

 

Апрель

52

Качественные задачи на атомное ядро

1

 

 

 

Апрель

53

Решение задач на правила Содди

 

1

 

 

Апрель

54

Решение задач на радиоактивные превращения

 

1

 

Занятие взаимообучения

Апрель

55

Решение задач на закон радиоактивного распада

 

1

 

 

Апрель

56

Решение задач на ядерные реакции и энергетический выход ядерных реакций

 

1

 

 

Апрель

57

Решение задач на энергию связи, дефект масс

 

1

С/р

 

Апрель

58

Решение задач на энергию связи, дефект масс

 

1

 

 

Апрель

59

Решение качественных и расчетных задач на элементарные частицы

0,5

0,5

 

 

Май

60

Подготовка к зачету «Атомное ядро и элементарные частицы»

 

1

 

 

Май

61

Зачет по теме «Атомное ядро и элементарные частицы»

 

1

Зачет

 

Май

62

Подготовка к итоговому тестированию

 

1

 

 

Май

63-65

Подготовка к итоговому тестированию

 

3

 

 

Май

66

Итоговое тестирование в форме ЕГЭ

 

2

Тест ЕГЭ

 

Май

67

 

 

Май

68

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Май

69

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Май

70

Консультации по выполнению лабораторных работ

 

1

 

 

Тезаурус

Механика

Основы кинематики
  1. Виды движения
  2. Графики движения
  3. Материальная точка
  4. Мгновенная скорость
  5. Относительность движения
  6. Перемещение
  7. Путь
  8. Система отсчета
  9. Скорость
  10. Средняя скорость
  11. Ускорение
  12. Уравнения, описывающие различные виды движения
  13. Характеристики движения
Основы динамики
  1. Виды сил
  2. Движение под углом к горизонту
  3. Движение искусственных спутников Земли
  4. Закон всемирного тяготения
  5. Законы Ньютона
  6. Инерциальная система отсчета
  7. Неинерциальная система отсчета
Законы сохранения в механике
  1. Закон сохранения импульса
  2. Закон сохранения полной механической энергии
  3. Импульс силы
  4. Импульс тела
  5. Кинетическая энергия
  6. Коэффициент полезного действия
  7. Механическая работа
  8. Мощность
  9. Потенциальная энергия
  10. Работа силы
  11. Реактивное движение
  12. Теорема о кинетической энергии
Механические и электромагнитные колебания и волны
  1. Волны
  2. Вынужденные колебания
  3. Звуковые волны
  4. Колебательное движение
  5. Свободные колебания
  6. Свойства волн
  7. Характеристики волн
  8. Характеристики колебательного движения
  9. Уравнения, описывающие колебательное движение
  10. Колебательный контур
  11. Переменный ток
  12. Сопротивления в цепи переменного тока
  13. Трансформатор
  14. Электромагнитное поле

МКТ. Термодинамика

МКТ
  1. Характеристики молекулы и атома
  2. Абсолютная температура
  3. Температура как мера средней кинетической энергии
  4. Уравнение состояния идеального газа
  5. Изопроцессы
  6. Влажность воздуха
  7. Изменение агрегатных состояний вещества
Термодинамика
  1. Внутренняя энергия и способы ее изменения
  2. Первый закон термодинамики
  3. Расчет количества теплоты при изменении агрегатного состояния вещества
  4. Адиабатный процесс
  5. Второй закон термодинамики
  6. Принцип действия тепловых машин
  7. КПД тепловой машины

Электродинамика

Электростатика
  1. Элементарный электрический заряд
  2. Закон кулона
  3. Напряженность электрического поля
  4. Принцип суперпозиции электрических полей
  5. Потенциал электрического поля
  6. Напряжение
  7. Проводники в электрическом поле
  8. Электрическая емкость
  9. Конденсатор
  10. Диэлектрики в электрическом поле
  11. Энергия электрического поля
Постоянный ток
  1. Электрический ток
  2. Последовательное и параллельное соединение проводников
  3. Электродвижущая сила
  4. Закон Ома для полной электрической цепи
  5. Электрический ток в металлах, электролитах, газах и вакууме
Магнитное поле
  1. Магнитное поле
  2. Магнитный поток
  3. Переменный электрический ток
  4. Правило левой руки
  5. Характеристики магнитного поля
  6. Электромагнитное поле
  7. Явление электромагнитной индукции

Оптика

  1. Свет как электромагнитная волна
  2. Скорость света
  3. Интерференция света
  4. Когерентность
  5. Поляризация света
  6. Дифракция света
  7. Законы отражения и преломления света
  8. Дисперсия света
  9. Линзы
  10. Формула тонкой линзы
  11. Элементы СТО

Квантовая физика

  1. Фотоэффект
  2. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
  3. Фотон
  4. Модель атома водорода по Бору

Строение атома и атомного ядра

  1. Дефект масс
  2. Деление ядер урана
  3. Нейтрон
  4. Протон
  5. Радиоактивные превращения атомных ядер
  6. Строение атома
  7. Строение атомного ядра
  8. Термоядерные реакции
  9. Электрон
  10. Энергия связи
  11. Ядерный реактор
  12. Закон радиоактивного распада

Физико-механические характеристики руд и вмещающих пород.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒

Из всех физико-механических свойств и вмещающих пород наибольшее влияние на выбор системы разработки и технологии добычи оказывают их крепость и устойчивость.

Крепость горных пород, определяемая совокупностью многих физико-механических свойств (их твёрдостью, слоистостью, наличием инородных включений и прослоев), влияет на выбор системы разработки, машин и инструментов, применяемых при добыче, на производительность горных машин и производительность труда горнорабочих, на расход материалов и стоимость добычи.

Впервые классификация горных пород по коэффициенту крепости была создана русским учёным, профессором М.М. Протодьяконовым.

Для расчёта норм и расходных показателей в зависимости от физико-механических свойств существуют классификации горных пород, созданные применительно к отдельным производственным процессам, например, бурению, взрыванию.

Не меньшее значение, чем крепость, имеет при подземной разработке устойчивость руды и вмещающих пород.

Устойчивость заключается в способности массива, подработанного (обнажённого) снизу или с боков, не обрушаться в течение определённого времени.

Насколько важна устойчивость руды и вмещаемых пород, можно видеть из того, что в качестве основного признака классификаций систем подземной разработки рудных месторождений принят способ поддержания массива руды и пород, окружающих выработанное пространство.

Одни породы допускают обнажение снизу на огромной площади и не обрушаются годами и десятилетиями; другие нуждаются в поддержании лишь в отдельных местах; третьи обрушаются сразу или через короткое время после их обнажения на небольшой площади. Наконец, некоторые породы совсем не допускают обнажения и требуют установки крепи вслед за их подработкой.

Помимо физико-технических свойств пород на устойчивость массива оказывают влияние различные внешние условия, такие, например, как глубина расположения горной выработки от земной поверхности, направление её по отношению к горизонту, форма и размеры сечения выработки.

Показатели устойчивости горных пород, которые позволяли бы определить величину допускаемого обнажения, пока не установлены. Поэтому при выборе систем разработки, способа поддержания выработанного пространства и площади допустимого обнажения пользуются приближёнными характеристиками пород по их устойчивости.

По устойчивости руды и вмещающие породы можно разделить на пять групп:

Весьма неустойчивые – совсем не допускают обнажения кровли и боков выработки без креплений и, как правило, требуют применения окружающей крепи. При разработке рудных месторождений такие породы (плывуны, сыпучие, рыхлые породы, насыщенные водой) встречаются очень редко.

Неустойчивые – допускают небольшое обнажение кровли, требующее прочного поддержания её вслед за выемкой.

Средней устойчивости – допускают обнажение кровли на сравнительно большой площади, требующее поддержания при значительном сроке её обнажения.

Устойчивые – допускают очень значительное обнажение кровли и боков, требующее поддержания в отдельных местах.

Весьма устойчивые – допускают огромное обнажение как снизу, так и с боков, и длительное время могут стоять не обрушаясь — без поддержания. Породы этой группы встречаются реже, чем двух предыдущих групп.

Для оценки устойчивости горных пород важен и характер обрушения: происходит ли оно сразу на большой площади ил постепенно, на небольших участках в виде вывалов отдельных глыб и слоёв; можно ли по внешним признакам предвидеть обрушение и его размеры, имеются ли какие-либо предвестники обрушения или оно происходит внезапно. Часто породы сразу после обнажения не проявляют признаков неустойчивости, но через некоторое время под действием горного давления и атмосферных факторов теряют устойчивость и начинают обрушаться.

В практике разработки широко пользуются коэффициентом крепости по шкале профессора М.М. Протодьяконова.

Строение руд.По строению руды можно разделять на массивные – плотные, без трещин, включении слоистости; трещиноватые, слоистые и рыхлые.

Кусковатость отбитой руды, т.е. крупность кусков, получающихся при отбойке, характеризуется её гранулометрическим составом – при отбойке, характеризуется её гранулометрическим составом – количественным соотношением кусков различных размеров в общей массе отбитой руды. Крупность кусков, имеющих неправильную форму, принято выражать средним размером по трём взаимно перпендикулярным направлениям.

Существуют различные градации кусковатости. Наиболее проста и удобна следующая градация.


Рудная мелочь – от рудной пыли до кусков с поперечными размерами до 100мм.

Руда средней крупности – от 100 до 300мм.

Руда крупнокусковая – от 300 до 600мм.

Руда весьма крупнокусковая – более 600мм.

Кусковатость руды при отбойке зависит, с одной стороны, от физико-механических свойств руды в массиве, в частности от её строения, а с другой – от применяемого способа отбойки, диаметра взрываемых шнуров и скважин, их расположения в массиве типа взрывчатого вещества (ВВ), способа взрывания и др.

Кондиционным куском руды называют кусок с максимально допустимым размером, который можно выдавать из добычного блока для погрузки в откаточные сосуды. При подземной разработке рудных месторождений он колеблется в среднем от 300 до 700мм, а иногда достигает 1000мм.

Размер кондиционного куска оказывает большое влияние на выбор оборудования для всех производственных процессов добычи, доставки, доставки, погрузки, транспортировки.

Куски руды, превышающие кондиционные размеры, принято называть негабаритом.

Разрыхляемость. После отделения от массива и дробления на куски отбитая руда увеличивается в объеме. Отношение объема отбитой руды к объёму, который она занимала в массиве, называется коэффициентом разрыхления. В зависимости от условий, в которых производится отбойка массива коэффициент разрыхления одной и той же породы колеблется в пределах от 1,2 до 1,6. Со временем, по мере уплотнения отбитой руды коэффициент разрыхления её уменьшается. На условия разработки оказывают влияние и такие свойства руд, как слеживаемость, окисляемость, возгораемость и самовозгораемость, влагоёмкость.

Слеживаемость. Больше массы отбитой руды, находясь в неподвижном состоянии, подвергается слеживанию – уплотнению в сплошную трудно разрыхляемую массу. Склонностью к слеживанию обладают руды, в которых присутствуют глинистый материал и другие липкие функции. Быстро слеживаются некоторые сульфидные руды, в частности руды с большим количеством пирротина. Это происходит вследствие окисления в присутствии влаги на поверхности кусков руды и образования на ней плёнки слипающихся сульфатов. Слеживаемость руды вызывает при её разработке значительные трудности.

Окисляемость руд при долгом хранении в отбитом виде иногда затрудняет процесс их обогащения и приводит к снижению коэффициента извлечения рудных минералов.

Самовозгораемость свойственна некоторым колчеданным рудам с высоким содержанием серы. В отбитой руде при их окислении происходит выделение тепла, которое приводит к нагреванию руды и последующему её самовозгоранию. Подземные пожары, вызываемые самовозгоранием подземных руд, представляют бедствие, трудно поддающееся ликвидации и часто приносящие огромный материальный ущерб. Причиной таких пожаров кроме открытого огня, нередко является неправильный выбор системы разработки или несоблюдение правил технической эксплуатации.

Влагоёмкость. Руды в природном состоянии и в отбитом виде делятся на мокрые, влажные и сухие. Влажность руды зависит от притока воды в рудник, а также от влагоёмкости руд, которая измеряется количеством воды в литрах, заключённой в 1м3 руды. Так на железных рудниках криворожского бассейна в мокрых забоях 1м3 руды «синьки» поглощает 200 – 280 л. воды; 1м3 «красковой» руды – 140 – 190 л., а боковые породы – железистые кварциты – в несколько раз меньше.




Как наивное человечество познакомилось с радиацией

Есть открытия, которые изменили мир, но оказались очень вредны для человека — например, радиация. Рассказываем, как ученые исследовали это явление, когда еще ничего о нем не знали.

Опытным путем: из 8 тонн руды 0,1 грамма радия

В этот день 125 лет назад, 2 марта 1896 года, в Парижской академии наук впервые прозвучал доклад «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами». Докладчиком и первооткрывателем был французский физик Анри Беккерель. Будущей исследовательнице радиоактивности Марии Кюри на тот момент было 28 лет. Ей и всему человечеству еще только предстояло узнать, как радиация влияет на живые организмы.

125 лет назад Анри Беккерель находился под впечатлением недавнего открытия Рентгена и ставил опыты с солями урана, чтобы выяснить, не сопровождается ли люминесценция рентгеновскими лучами. Одно из соединений солей урана, которое красочно фосфоресцировало зелено-желтым светом, ученый подставил под солнечный свет, затем завернул в темную бумагу и положил в шкаф на фотопластинку, также обернутую бумагой. После проявления на пластинке появилось изображение куска соли. Но Беккерель знал, что люминесцентное излучение не проходит через черную бумагу. Так что же это за спецэффект? Нечто новое, а именно — «невидимая радиация». Ученый поспешил поделиться своим открытием со знакомыми — парой супругов-физиков Кюри.

Мария Склодовская-Кюри — уроженка Российской империи, выпускница Сорбонны, жена французского физика Пьера Кюри — как раз искала тему для диссертации. Знакомство с Беккерелем и его работой оказалось для нее судьбоносным: с 1898 года Мария и Пьер начали свои опыты с радиацией. Так как университет отказался предоставить им лабораторию, исследованиями они занимались в старом сарае при Школе промышленной физики и химии в Париже.

«Я могу сказать без преувеличения, что этот период был для меня и моего мужа героической эпохой в нашей совместной жизни, — вспоминала Мария Кюри. — Нередко я готовила какую-нибудь пищу тут же, чтобы не прерывать ход особо важной операции».

Четыре года Кюри настойчиво пытались выяснить, только ли уран обладает свойствами радиоактивности или есть еще какие-то неизвестные вещества. Им не помешало даже рождение дочери в сентябре 1897 года: они поручили ее заботам дедушки и продолжали трудиться в сарае, перебирая разнообразные материалы и тестируя их на радиоактивность. В одном из опытов Кюри выявили некое загадочное вещество, которое имело в 400 раз более сильную радиоактивность, чем чистый уран. В 1898 году они открыли и назвали два радиоактивных элемента: полоний и радий.

Это звучит просто, но попробуйте представить. Концентрация радия в урановой смоляной руде — в 4000 раз ниже концентрации полония. Чтобы выделить 0,1 грамма хлорида радия в 1902 году, супругам пришлось переработать 8 тонн (!) настурана с металлургической фабрики Йоахимсталя, которые к их сараю доставили бесплатно при содействии правительства Австро-Венгрии и Венской академии наук. Хрупкая женщина Мария Кюри вручную перетаскивала руду в гигантские котлы и нагревала порциями по 20 кг.

«Иногда весь день я перемешивала кипящую массу железным шкворнем длиной почти в мой рост. Вечером я валилась от усталости. Но как раз в этом дрянном сарае прошли лучшие и счастливейшие годы нашей жизни, всецело посвященные работе», — вспоминала Мария Кюри. На фото ниже — семейство Кюри образца 1902 года.

Крыша сарая протекала, зимой помещение не отапливалось, но результат того стоил. Мария Кюри вошла в историю науки как первая женщина, получившая Нобелевскую премию, и единственная из женщин, получившая ее дважды: в 1903 году по физике и в 1911-м по химии.

Нобелевский комитет изначально хотел наградить лишь Пьера Кюри с Анри Беккерелем, но разгневанный муж-ученый указал на эту несправедливость: «Мне бы хотелось, чтобы мои труды в области исследования радиоактивных тел рассматривали вместе с деятельностью госпожи Кюри. Действительно, именно ее работа определила открытие новых веществ, и ее вклад в это открытие огромен (также она определила атомную массу радия)». Мария Кюри получила не только мировую славу и премию, но и,наконец-то собственную лабораторию, а заодно и ванную в квартиру. В 1903 году она защитила диссертацию по теме «Исследование радиоактивных веществ». Сегодня ее многолетнюю научную работу специалисты называют растянутым во времени самоубийством.

Радиация, испытанная на себе

Тревожные звоночки об опасности радиации поступали, но игнорировались супругами Кюри. Так, в апреле 1902 года Анри Беккерель выпросил у супругов вещество для лекции (хлорид бария BaCl2) и положил герметично закрытую стеклянную трубочку в карман жилетки. Так он проходил шесть часов, а через десять дней после конференции в месте, где была пробирка, у него появилось красное пятно. Когда оно превратилось в язву, ученый поделился этим «случайным» открытием с Кюри со словами: «Я очень люблю радий, но я на него в обиде». Язву лечили как обычный ожог, и она хоть и прошла, но оставила рубец на теле. Так человек, открывший радиацию, стал и первым пострадавшим от ее действия. Случай подробно описан в биографической книге об Анри Беккереле.

Пьер Кюри повторил опыт на себе: он нарочно носил пробирку с радием и вскоре обнаружил ожог. На ужине в честь защиты диссертации супруги он демонстрировал гостям колбу со светящейся солью радия и признавался, что она висит в их спальне вместо ночника. Кюри нравился необычный эффект: если 10 минут подержать колбу в руке, получается легкий ожог. О том, что радий может быть опасен, ученые еще долго не догадывались. В те времена среди химиков было принято пробовать новые вещества на вкус, и Мария Кюри беззаботно работала с убийственными материалами даже во время беременности: ее второй ребенок родился раньше срока и вскоре умер (третья дочь прожила 102 года и была личным библиографом матери). Пьер Кюри успел понять опасность радиации в опыте на мышах, прежде чем погиб под колесами конного экипажа в 1906 году.

В начале XX века не было ни защитной одежды, ни специальных приборов для регистрации излучения. Но медицина уже тогда стала искать применение открытию радия. В России начало радиотерапии положила лично Мария Кюри. В 1903 году она познакомилась с Владимиром Зыковым, заместителем директора первой в Европе раковой лечебницы — будущего Московского НИИ онкологии им. Герцена. Кюри передала Зыкову несколько миллиграммов радия, и именно с них началась российская лучевая терапия, которая по большому счету с тех пор не изменилась (об этом рассказывается в фильме канала «Доктор» «Мари Кюри: сгоревшая заживо»). Во Франции этот метод назывался кюритерапией: облучением радия стали лечить волчанку, стригущий лишай и рак. Кюри как единица измерения радиоактивности была введена в употребление в 1910 году на Международном конгрессе по радиологии и электричеству в Брюсселе.

Первые успехи в лечении опухолей посредством радиации породили всеобщий ажиотаж: публика увидела в радии источник вечной жизни. Радий стали рекламировать как панацею от всех болезней. Выпускались пищевые продукты, косметика и даже часы с радием. В 1924 году на фабрике в Нью-Джерси (США) по производству светящихся часов началась вспышка лучевой болезни среди работниц, которые наносили краску с радием на циферблат и облизывали кисточки для точного мазка. У девушек выпали зубы, челюсти превратились в труху, десять работниц умерли, остальным после суда назначили пенсию по инвалидности.

Сама Мария Склодовская-Кюри умерла от радиационной апластической анемии в 1934 году в возрасте 66 лет, не дожив всего год до того, как ее старшая дочь с зятем получили Нобелевскую премию по химии «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов». Похоронили Марию Кюри с особыми предосторожностями. Деревянный гроб поместили в свинцовый и затем во второй деревянный. Когда в 1995 году ее саркофаг переносили в парижский Пантеон, то обнаружили колоссальное излучение, которое было в 30 раз выше, чем фоновое значение.

Прошло более 100 лет, а вещи Марии Кюри все еще опасно радиоактивны. Ее книги, дневники, письма с конца 1960-х годов хранятся в свинцовых коробках в Национальной библиотеке Парижа. К записям нельзя прикасаться без защитного снаряжения еще 1500 лет (период полураспада радия-226 — около 1600 лет). На одном из листков сохранился радиоактивный отпечаток пальца Пьера Кюри.

10 выдающихся женщин-ученых

7 случайных изобретений

Что ждет науку в 2021 году?

Ученые определили геологическую «зону Златовласки» для формирования месторождений металлических руд

Кредит: Pixabay/CC0 общественное достояние

Ученые определили механизм, с помощью которого важные металлы, имеющие решающее значение для производства технологий возобновляемой энергии, переходят из мантии Земли в кору.

Группа, включающая исследователей из Университета Кардиффа, обнаружила «зону Златовласки» в основании земной коры, где температура составляет около 1000°C, что позволяет металлам перемещаться на более мелкие уровни вблизи поверхности, где они можно добывать.

Рассматриваемые металлы, в первую очередь медь, кобальт, теллур и платина, пользуются большим спросом из-за их использования в электропроводке и таких технологиях, как устройства хранения аккумуляторов, солнечные батареи и топливные элементы.

Опубликовав свои результаты сегодня в журнале Nature Communications , команда надеется, что результаты могут привести к более целенаправленным, менее дорогостоящим и более экологически безопасным методам поиска и извлечения ключевых металлов.

Металлы в основном хранятся в мантии Земли — толстом слое породы, расположенном между ядром Земли и корой — на глубине более 25 км, что делает их недоступными для эксплуатации.

Тем не менее, в некоторых частях мира природа может доставлять эти металлы на поверхность через поток жидкой горной породы, известной как магма, которая берет начало в мантии Земли и поднимается вверх в земную кору.

Однако до сих пор путь металлов к месту их окончательного осаждения оставался неопределенным.

В новом исследовании команда определила зону, зависящую от температуры, расположенную в основании земной коры, которая действует как клапан и периодически позволяет металлам проходить вверх, чтобы достичь верхней части земной коры.

Соавтор исследования доктор Иэн Макдональд сказал: «Когда магма достигает основания земной коры, критические металлы часто оказываются здесь в ловушке и не могут достичь поверхности, если температура слишком высокая или слишком низкая».

«Как и в случае со Златовлаской, мы обнаружили, что если температура «в самый раз» около 1000°C, то такие металлы, как медь, золото и теллур, могут выйти из ловушки и подняться на поверхность, образуя залежи руды».

Исследование является составной частью финансируемого NERC проекта FAMOS («От дуговых магм к рудным системам»), в котором приняли участие сотрудники из Университета Кардиффа, Университета Лестера, Университета Западной Австралии и международной горнодобывающей компании BHP.

Профессор Джейми Уилкинсон из Музея естественной истории в Лондоне, главный исследователь проекта FAMOS, добавил: «Эта статья представляет собой фантастическую работу группы проекта, которая проливает новый свет на магматические процессы, происходящие глубоко в недрах Земли. земной коры, но которые обеспечивают первостепенный контроль над доступностью критических металлов для человечества. Результаты позволят проводить более целенаправленную разведку полезных ископаемых, тем самым снижая воздействие на окружающую среду, связанное с открытием и добычей зеленых металлов.»


Новые инструменты для поиска редких металлов
Предоставлено Кардиффский университет

Цитата : Ученые выделяют геологическую «зону Златовласки» для формирования месторождений металлических руд (31 января 2022 г.) получено 23 апреля 2022 г. с https://физ.org/news/2022-01-scientists-geological-goldilocks-zone-formation.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Как подкопать залежи руды — Valheim Gamer

Физика горного дела в Вальхейме немного сложнее, чем вы думаете.Камень и руда будут левитировать и могут взорваться (а иногда даже исчезнуть 😱).

Вот краткая разбивка:

  • Можно подкапывать каменные и рудные залежи.
  • Вы должны сломать всю нижнюю опору, включая подземные части.
  • В противном случае залежи камня и руды будут плавать или левитировать.
  • Расстояние от земли или дальнейшее отсоединение узла не оказывает влияния.

Ключом к пониманию этой системы является рассмотрение технического состава узлов.

Узлы в Вальхейме — это две вещи одновременно: (1) единое целое и (2) набор разрушаемых частей . Когда вы копаете узел и уничтожаете некоторые его части, вы не разделяете узел на несколько целых.

Зеленый: Весь связанный узел
Желтый: Разрушаемые части узла
Желтый (пунктирный): Подземные разрушаемые части узла части еще сплоченного целого.Как только мы поймем, что узлы остаются целыми, даже если они визуально разделены, мы можем использовать это в своих интересах.

Узел свободно плавает на изображении ниже и должен взорваться на все его отдельные части, за исключением частей, скрытых под поверхностью. Весь узел показан в виде зеленых каркасов на этом изображении:

Когда узел полностью подорван и нижние части разрушены (и только тогда), двигатель Вальхейма понимает, что узел находится в свободном плавании, и мгновенно взрывает вас дождем камней и руды.

Узлы иногда исчезают при использовании этого метода. Кажется, это происходит, когда узел взрывается, но по какой-то причине не роняет никаких предметов.

В настоящее время мы не заметили закономерности, когда это произойдет. Наша теория состоит в том, что это связано с неудачным временем с задержкой сервера или спасением мира.

Раскопайте весь узел и уничтожьте все части, составляющие основу целого. Эти части показаны в виде желтых пунктирных каркасов на изображении ниже:

Теоретически это оптимальный способ майнинга.Практически нет (по крайней мере, в большинстве случаев).

Этот метод не очень хорошо работает на медных или каменных узлах, которые в основном находятся под землей. Все усилия, чтобы раскопать весь узел, а затем подорвать нижние части залежи, обычно занимают больше времени, чем просто добыча традиционным способом.

Единственный случай, когда мы обнаружили, что подкоп особенно эффективен, — это добыча камня на равнинах, как на примерах изображений. Поскольку подавляющее большинство этих каменных залежей находится в небе, полностью подорвать каменный столб гораздо проще.

Кинетическая энергия Ps, образованного рудным механизмом в газе Ar — Университет Тохоку

TY-JOUR

T1 — Кинетическая энергия Ps, образованного рудным механизмом в газе Ar

AU — Sano, Yosuke

AU — Kino, Yasushi

AU — Ока, Тошитака

AU — Секине, Цутому

N1 — Авторские права издателя: © Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd. измерения корреляции возраст-импульс аннигиляции (AMOC) в Аргасе для 5.0 МПа и 7,5 МПа при комнатной температуре. По временной зависимости доплеровского уширения гамма-компоненты самоаннигиляции пара-Ps (p-Ps) мы наблюдали процесс замедления Ps. Используя простую модель замедления, мы получили начальную кинетическую энергию Ps, образованную по механизму Оре, и сечение переноса Ps-Armomentum. Начальная кинетическая энергия составляла 3,9 эВ, что превышало кинетическую энергию Ps, образующегося на верхней границе рудной щели. Сечение передачи импульса составляло 0,019 ± 0,010 нм2 в диапазоне от 1 до 3 эВ.9 эВ, что близко к теоретическому расчету.

AB — Чтобы исследовать кинетическую энергию позитрония (Ps), образованного по механизму Оре, мы провели измерения корреляции возраст-импульс аннигиляции позитронов (AMOC) в Аргасе для 5,0 МПа и 7,5 МПа при комнатной температуре. По временной зависимости доплеровского уширения гамма-компоненты самоаннигиляции пара-Ps (p-Ps) мы наблюдали процесс замедления Ps. Используя простую модель замедления, мы получили начальную кинетическую энергию Ps, образованную по механизму Оре, и сечение переноса Ps-Armomentum.Начальная кинетическая энергия составляла 3,9 эВ, что превышало кинетическую энергию Ps, образующегося на верхней границе рудной щели. Сечение передачи импульса составляло 0,019 ± 0,010 нм2 в диапазоне от 1 до 3,9 эВ и было близко к теоретическому расчету.

UR – http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84939248576&partnerID=8YFLogxK

UR – http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84939248576&partnerID=8YFLogxK

У2 — 10.1088/1742-6596/618/1/012010

ДО — 10.1088/1742-6596/618/1/012010

M3 — Статья конференции

AN — SCOPUS:84939248576

VL — 618

JO — Journal of Physics: Conference Series

JF9 0 Physics Journal

SN — 1742-6588

IS — 1

M1 — 012010

T2 — 11 -й международный семинар по позитронной и позитронной химии, PPC 2014

Y2 — 9 ноября 2014 г. по 14 ноября 2014 г.

. : Термодинамика переработки алюминия и конструкций из углеродного волокна

Не упустите момент от Парижа-Рубе и Unbound Gravel до Джиро д’Италия, Тур де Франс, Вуэльты Испании и всего, что между ними, когда вы присоединиться к Outside +.

Есть вопрос к Леннарду? Пожалуйста, напишите ему по адресу [email protected], чтобы включить его в Технический FAQ.

Уважаемый Леннард,
Технический FAQ по перепрофилированию углеродного волокна включает следующее заявление Джоша Поертнера:

«Переработка многих материалов, таких как алюминий, на самом деле требует больше энергии, чем производство первичного материала».

Думаю, он неправильно помнит.Алюминий входит в число материалов, для которых разница в энергии, необходимой для извлечения из руды и переработки, самая большая – до 20 к 1.
— Франциско

Уважаемый Франциско,
Это правильно, когда речь идет об утилизации алюминиевых банок. Вот ответ Джоша Поертнера на ваш вопрос:

«Мне удалось получить ответ от парня, от которого я получил этот лакомый кусочек 20 лет назад. Сейчас он занимает довольно высокое положение в Alcoa и хотел сказать кое-что интересное, но не хотел делать это официально.Короче говоря, для банок и основного алюминия, вы правы, алюминий очень эффективен для переработки, поэтому мы изменим формулировку на нашем сайте по этому поводу и будем рады изменить это в моих комментариях для VN относительно более крупной переработки алюминия.

Число 10:1 происходит от утилизации самолетов и, по-видимому, было статистикой, введенной около 20 лет назад в отношении того, почему мы оставляем самолеты на кладбищах, а не утилизируем их, поскольку требуется больше энергии, чтобы снести их, разделить различные классы алюминий, снять отделку и покрытие и т. д.а потом растопить. Кажется, что в наши дни это значительно улучшилось, хотя, по-видимому, все еще существуют проблемы с загрязнением, легированием и т. Д., Которые делают переработку конструкционного алюминия гораздо более энергоемкой, чем что-то вроде банок. Alcoa даже открыла специальное предприятие по переработке самолетов, так как этот процесс гораздо более сложен в плане очистки/разборки, а также более опасен из-за использования современных литий-алюминиевых сплавов, которые одновременно легче и жестче, чем традиционный алюминий, но создают серьезные риски возгорания и взрыва по сравнению с обычными вещами!

Мы удалим это с нашего сайта теперь, когда мы знаем, что оно устарело и даже тогда было слишком ограниченным по объему.

— Джош Поертнер, президент Silca

Спасибо, что упомянул об этом, Франциско.
― Леннард

Уважаемый Леннард,
Колонка о воздействии частиц микроуглерода на окружающую среду особенно заставляет задуматься. Хотя я нахожу ответ Джоша Поертнера на ваш вопрос интересным и, рискуя показаться безнадежным педантом, я должен возразить против его заявления: «Как только этот процесс запущен, он полностью энергонезависим и может работать автономно, с каждые 100 кг композита производят достаточно энергии, чтобы нагреть следующие 100 кг и так далее.«Насколько мне известно, это противоречит физике, как мы ее понимаем в настоящее время. (Обратите внимание, если Silca придумала формулу вечной энергии, ее потенциальное применение намного шире, чем герметизация бескамерных шин!) Я не пытаюсь доставить Джошу неприятности; Я просто думаю, что если мы собираемся серьезно обсудить эту огромную проблему велосипедного спорта, мы также должны быть строгими в нашей науке.
— Лорен

Дорогая Лорен,
Спасибо, что обратили на это внимание; полезно задуматься.Хотя физика говорит нам, что бесплатного обеда не бывает, я не уверен, что здесь это применимо, поскольку в углеродной матрице хранится много энергии, которая высвобождается при ее расщеплении на волокна. Вот что говорит об этом Джош Поертнер.

«Это не мой процесс, поэтому я просто использую язык, похожий на то, что я слышу от нашего поставщика, который изобрел процесс, который определенно представляет собой смесь патентов и коммерческих секретов, к которым мы не причастны. Однако, как я понимаю, этот процесс включает в себя нагрев композитной матрицы до одной температуры, чтобы отделить составляющие подкомпоненты друг от друга, и что некоторые из этих подкомпонентов затем способны высвобождать гораздо больше энергии, поскольку они сгорают при более высоких температурах при использовании в качестве топлива. источник питания при подаче обратно в сам процесс.

На мой взгляд, этот процесс больше похож на что-то вроде извлечения нефти из сланца, для получения нефти из сланца требуется энергия, но энергетический потенциал самой нефти намного больше, чем требуется для ее высвобождения. .

— Джош Поертнер, президент Silca

Хотя второй закон термодинамики Ньютона гласит, что не вся тепловая энергия может быть преобразована в работу в циклическом процессе, на самом деле мы не говорим здесь о создании вечного двигателя.Если бы мы разрушали углеродную структуру, а затем снова восстанавливали ту же самую структуру, тогда ваше утверждение верно; вы никак не могли бы сделать это, не добавляя больше энергии. Однако при разрушении структуры до менее сложного состояния брать часть энергии, хранящейся в структуре, а затем использовать ее для разрушения следующей структуры, сохраняя при этом энергию для других вещей, — это именно то, что мы делаем каждый день во время еды. . Вот что такое пища: что-то, что организм потребляет для получения дополнительной энергии, чем используется для получения, пережевывания и переваривания пищи.

Продолжая эту аналогию, мы, люди, смогли развить свой большой мозг, разработав методы получения более богатой энергией пищи, такой как мясо крупных животных, чем может обеспечить простое собирательство. Наши предки-приматы имели непропорционально большие пищеварительные тракты, необходимые для расщепления менее калорийной пищи; более высокий процент энергии, полученной из пищи, расходуется на расщепление пищи, оставляя меньше доступной для его мозга. Количество энергии, хранящейся в пище, отчасти определяет, сколько энергии у нас останется для внешней работы после употребления пищи.

В углеродной структуре хранится много энергии. Мы можем думать о нем как о пище для этого процесса; разрушение энергоемкой структуры дает возможность получить энергию, оставшуюся после ее разрушения. Мне кажется логичным, что этот процесс может высвободить часть энергии, хранящейся в заданной массе углеродной матрицы, использовать ее для разрушения следующей единицы такой же массы, и при этом еще останется энергия.
― Леннард

Уважаемые читатели,
Что касается Джоша Поертнера, некоторые из вас могут быть заинтересованы в этом подкасте, который он дал мне прошлой осенью для своей превосходной серии подкастов Marginal Gains.Этот сегмент охватывает мою историю и то, как моя любовь к велосипедам и их понимание развивались на протяжении многих лет. Я думаю, вы могли бы найти это информативным.
― Леннард


Леннард Зинн, наш давний технический писатель, присоединился к VeloNews в 1987 году. наездник, соавтор « расстроенный Сердце и автор многих велосипедных книг, включая « Зинн и искусство дорожного велосипеда Техническое обслуживание DVD, а также « Велосипеды Zinn и искусство триатлона» Он имеет степень бакалавра физики Колорадского колледжа.

Подпишитесь на @lennardzinn в Твиттере.

Молекулярные роботы работают совместно в роях — ScienceDaily

Впервые в мире ученые продемонстрировали, что молекулярные роботы могут доставлять грузы, используя стратегию роения, достигая эффективности транспортировки в пять раз выше, чем у одиночных роботов.

Робототехника роя — это новая дисциплина, вдохновленная кооперативным поведением живых организмов, которая фокусируется на производстве роботов и их использовании в роях для выполнения сложных задач. Рой — это упорядоченное коллективное поведение нескольких особей. Макромасштабные роевые роботы были разработаны и используются для различных приложений, таких как транспортировка и накопление грузов, формирование форм и строительство сложных конструкций.

Группа исследователей во главе с докторомМусуми Актер и доцент Акира Какуго с факультета естественных наук Университета Хоккайдо преуспели в разработке первых в мире рабочих микромашин, использующих преимущества роения. Результаты были опубликованы в журнале Science Robotics . В состав группы входили доцент Дайсуке Иноуэ, Университет Кюсю; профессор Генри Хесс, Колумбийский университет; профессор Хироюки Асанума, Нагойский университет; и профессор Акинори Кудзуя, Кансайский университет.

Рой взаимодействующих роботов приобретает ряд характеристик, которых нет у отдельных роботов — они могут разделять рабочую нагрузку, реагировать на риски и даже создавать сложные структуры в ответ на изменения в окружающей среде. Микророботы и машины в микро- и наномасштабе имеют очень мало практического применения из-за их размера; если бы они могли сотрудничать в роях, их потенциальное использование значительно увеличилось бы.

Команда построила около пяти миллионов одномолекулярных машин.Эти машины состояли из двух биологических компонентов: микротрубочек, связанных с ДНК, что позволяло им роиться; и кинезин, которые были приводами, способными транспортировать микротрубочки. ДНК была объединена со светочувствительным соединением под названием азобензол, которое функционировало как датчик, позволяющий контролировать роение. При воздействии видимого света изменения в структуре азобензола заставляли ДНК образовывать двойные нити и приводили к образованию роев микротрубочек. Воздействие УФ-излучения обратило этот процесс вспять.

Груз, использованный в экспериментах, состоял из шариков полистирола диаметром от микрометров до десятков микрометров. Эти шарики обрабатывали ДНК, связанной с азобензолом; таким образом, груз загружался при воздействии видимого света и разгружался при воздействии УФ-излучения. Однако ДНК и азобензол, используемые в молекулярных машинах и грузе, были разными, поэтому роением можно было управлять независимо от загрузки груза.

Отдельные машины могут загружать и транспортировать гранулы полистирола диаметром до 3 микрометров, в то время как рои машин могут перевозить грузы диаметром до 30 микрометров.Кроме того, сравнение расстояния транспортировки и объема транспортировки показало, что стаи были в пять раз более эффективны при транспортировке по сравнению с отдельными машинами.

Показав, что молекулярные машины могут быть сконструированы таким образом, чтобы роиться и сотрудничать для перевозки грузов с высокой эффективностью, это исследование заложило основу для применения микророботов в различных областях. «В ближайшем будущем мы ожидаем увидеть рои микророботов, которые будут использоваться для доставки лекарств, сбора загрязняющих веществ, устройств молекулярной генерации энергии и устройств микрообнаружения», — говорит Акира Какуго.

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Хоккайдо . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.