Номер 4, страница 184 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 7 по следующему плану. Параграф 55. Примеры решения задач по теме «Гидромеханика». Глава 7. Элементы гидростатики и гидродинамики - номер 4, страница 184.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Ниже описаны некоторые фундаментальные опыты, которые лежат в основе важнейших физических теорий и закономерностей.

Опыты, подтверждающие основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)

Основные положения МКТ: 1) все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул); 2) эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении; 3) частицы взаимодействуют друг с другом.

• Броуновское движение. В 1827 году Роберт Броун, наблюдая в микроскоп за спорами растений в капле воды, заметил, что они движутся беспорядочно и непрерывно. Позже было установлено, что это явление универсально для любых малых взвешенных частиц в жидкости или газе. Причина этого движения заключается в том, что молекулы жидкости или газа, будучи невидимыми в обычный микроскоп, находятся в постоянном тепловом движении и со всех сторон ударяют по взвешенной частице. Так как движение молекул хаотично, число ударов с разных сторон в каждый момент времени неодинаково. В результате равнодействующая сил ударов не равна нулю и постоянно меняется по величине и направлению, заставляя частицу перемещаться случайным образом.

  Ответ: Опыт доказывает существование молекул и их непрерывное хаотическое движение, что является ключевым положением МКТ.

• Диффузия. Это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию концентраций. Классический пример: если в стакан с водой аккуратно на дно поместить кристаллик перманганата калия (марганцовки), то со временем вся вода окрасится в фиолетовый цвет даже без перемешивания. Другой пример — распространение запахов в воздухе.

  Ответ: Опыт подтверждает, что частицы вещества находятся в непрерывном движении и между ними существуют промежутки, что позволяет им смешиваться друг с другом.

Опыты, подтверждающие законы электродинамики

• Опыт Эрстеда (1820 г.). Датский физик Ханс Кристиан Эрстед обнаружил, что расположенная вблизи проводника магнитная стрелка отклоняется, как только по проводнику начинают пропускать электрический ток. При прекращении тока стрелка возвращалась в исходное положение. Направление отклонения стрелки зависело от направления тока в проводнике.

  Ответ: Опыт впервые экспериментально доказал, что электрический ток порождает вокруг себя магнитное поле, установив фундаментальную связь между электричеством и магнетизмом.

• Опыты Фарадея по электромагнитной индукции (1831 г.). Майкл Фарадей провёл серию экспериментов, в которых обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Например, при вдвигании постоянного магнита в катушку, подключенную к гальванометру, прибор регистрировал появление тока. Ток возникал и при выдвигании магнита, но его направление менялось на противоположное. Ток отсутствовал, если магнит и катушка были неподвижны относительно друг друга.

  Ответ: Опыт открыл явление электромагнитной индукции, которое гласит: переменное магнитное поле порождает электрическое поле (вихревое). Это открытие легло в основу работы всех электрогенераторов, трансформаторов и двигателей.

Опыты, подтверждающие волновую и квантовую природу света

• Опыт Юнга (1801 г.). Томас Юнг направил пучок света на экран с двумя близко расположенными параллельными щелями. За экраном со щелями располагался другой, наблюдательный экран. Вместо двух светлых полос, которые ожидались бы, если бы свет состоял из частиц, на экране появилась череда светлых и темных полос — интерференционная картина. Это объясняется тем, что световые волны, проходя через щели, накладываются друг на друга (интерферируют). В тех местах, где гребни волн совпадают, они усиливают друг друга (светлая полоса), а где гребень одной волны совпадает с впадиной другой — гасят друг друга (темная полоса).

  Ответ: Опыт убедительно продемонстрировал волновую природу света, так как интерференция является характерным свойством именно волн.

• Опыты по изучению фотоэффекта (Столетов, 1888 г.). Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Эксперименты показали ряд закономерностей, которые не могла объяснить волновая теория: 1) для каждого вещества существует минимальная частота света (красная граница), ниже которой фотоэффект не наблюдается, какой бы интенсивной ни была световая волна; 2) кинетическая энергия вылетающих электронов зависит линейно от частоты света и не зависит от его интенсивности; 3) число вылетающих электронов (фототок насыщения) прямо пропорционально интенсивности света. Альберт Эйнштейн в 1905 году объяснил эти закономерности, предположив, что свет состоит из отдельных порций энергии — квантов (фотонов). Энергия каждого фотона равна $E = h\nu$, где $h$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота света.

  Ответ: Опыты по изучению фотоэффекта подтвердили квантовую природу света, показав, что свет проявляет свойства не только волны, но и потока частиц (фотонов). Это стало одним из оснований для создания квантовой механики.