Физика

Дифракционные решетки – проблемы и решения

1. Решетка с 4000 щелями на сантиметр освещается монохроматическим светом и создает яркую линию второго порядка под углом 30°. Какова длина волны используемого света? (1 Å = 10⁻¹⁰ ^м )

Известно:

Расстояние между щелями (d) = 1 / (4000 щелей/см) = 0.00025 см = 2.5 x 10⁻⁴ ^см = 2.5 x ^10⁻⁶ метров

Порядок (n) = 2

Sin 30 ^° = 0.5

1 Å = 10 ^-10 м

Неупругие столкновения

Закон сохранения кинетической энергии неприменим к неупругим столкновениям. Закон сохранения импульса применим к неупругим столкновениям, если на два сталкивающихся объекта не действуют внешние силы. При неупругом столкновении два объекта слипаются или соединяются друг с другом после столкновения.

Пример вопроса 1.

Два объекта имеют одинаковую массу, а именно 1 кг. Объект 1 движется по плоской поверхности со скоростью 10 м/с и сталкивается с объектом 2, который находится в состоянии покоя. После столкновения два объекта слипаются. Какова скорость двух объектов после столкновения?

Частично упругие столкновения

При частично упругих столкновениях применим закон сохранения импульса, тогда как закон сохранения кинетической энергии неприменим. В момент столкновения часть кинетической энергии преобразуется в звуковую энергию, тепловую энергию и внутреннюю энергию. Использование слова «упругое» указывает на то, что после столкновения два объекта не слипаются, а отскакивают друг от друга.

Примером частично упругого столкновения является одномерное столкновение двух шариков или двух бильярдных шаров.

Сохранение линейного импульса

Закон сохранения линейного импульса гласит, что если на два сталкивающихся объекта не действует внешняя сила, то импульс объектов до столкновения равен импульсу объектов после столкновения.

p ₁ + p ₂ = p ₁ ' + p ₂ ' ………………….. Уравнение 1.4

м ₁ v ₁ + м ₂ v ₂ = м ₁ v ₁ ' + м ₂ v ₂ '

Если после столкновения оба объекта слипнутся,

м ₁ v ₁ + м ₂ v ₂ = (м ₁ + м ₂ ) v'

Совершенно упругие столкновения

Столкновение двух объектов называется абсолютно упругим, если импульс или кинетическая энергия каждого объекта до столкновения равны импульсу и кинетической энергии каждого объекта после столкновения. Другими словами, в абсолютно упругих столкновениях применимы закон сохранения импульса и закон сохранения кинетической энергии. Использование слова «упругое» указывает на то, что после столкновения два объекта не слипаются и не прикрепляются друг к другу, а отскакивают. Импульс каждого объекта сохраняется.

Импульс каждого объекта сохраняется.

Принцип работы-механической энергии

Теорема о работе и кинетической энергии гласит, что результирующая работа, или работа, совершаемая результирующей силой, равна изменению кинетической энергии.

W _net = TO _t – TO _o = 1⁄2 m(v _t² – v _o² )

Чистая работа (W _net ) = Существует два типа сил: консервативная сила и неконсервативная сила. Таким образом, чистая работа может рассматриваться как совокупность работы, совершаемой консервативной силой, и работы, совершаемой неконсервативной силой.

W _c + W _nc = ΔKE

Работа, совершаемая консервативными силами. Потенциальная энергия.

Рассмотрим объект, который движется вертикально вверх, а затем возвращается в исходное положение, достигнув максимальной высоты. При вертикальном движении объекта вверх над ним совершается отрицательная работа. При движении вверх высота объекта увеличивается. Следовательно, гравитационная потенциальная энергия объекта также увеличивается. Можно сделать вывод, что отрицательная работа, совершаемая над объектом, равна увеличению гравитационной потенциальной энергии объекта.

Консервативная сила и неконсервативная сила

1. Консервативная сила

1.1 Вес (w)

Консервативная сила и неконсервативная сила 1 Рассмотрим объект, который движется вертикально вверх до достижения максимальной высоты, а затем движется вниз, к своему исходному положению. При вертикальном движении вверх на высоту h сила тяжести действует в направлении, противоположном направлению перемещения. Следовательно, сила тяжести совершает отрицательную работу над объектом.

W = wh (cos 180 ^° ) = – wh = – mgh

После достижения максимальной высоты объект движется вниз к своему исходному положению на величину h. При движении вниз сила тяжести направлена в ту же сторону, что и перемещение. Поскольку она направлена в ту же сторону, что и перемещение, сила тяжести совершает положительную работу.

Принцип работы и кинетической энергии

Если на объект действует результирующая сила, объект испытывает ускорение (объект перемещается). При ускорении скорость объекта изменяется. Другими словами, работа, совершаемая результирующей силой, связана с начальной и конечной скоростью объекта.

Работа, совершаемая над объектом постоянной результирующей силой, равна:

W _net = ΣF s

Второй закон Ньютона гласит, что если на объект действует результирующая сила, то объект испытывает ускорение.

Работа, совершаемая силой

1.1 Определение работы

Если вы толкаете книгу по поверхности стола до тех пор, пока она не сдвинется с места, говорят, что вы совершили работу над книгой. Если предмет падает на землю под действием силы тяжести, говорят, что сила тяжести совершила работу над предметом. Напротив, если вы толкаете предмет изо всех сил, так что обильно потеете, но предмет не двигается, говорят, что вы не совершили никакой работы над ним. В повседневной жизни люди могут сказать, что вы совершили тяжелую работу, толкая предмет, но в физике вы не совершаете работу над предметом, потому что перемещения предмета не произошло.