Номер 4, страница 218 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 64. Измерение скоростей молекул газа. Глава 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа - номер 4, страница 218.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

В данном эксперименте атомы серебра, испаряясь с центральной проволоки, проходят через узкую щель во внутреннем цилиндре и движутся к внешнему цилиндру.

1. Случай неподвижных цилиндров: Атомы летят по прямой радиальной траектории. Они проходят через щель и попадают в точку на внешнем цилиндре, находящуюся точно напротив щели. Эта траектория показана на рисунке пунктирной линией.

2. Случай вращающихся цилиндров: Атомам требуется некоторое время $t$, чтобы пролететь расстояние между внутренним и внешним цилиндрами. За это время вращающиеся цилиндры успевают повернуться на некоторый угол $\Delta\phi$. Из-за этого поворота атомы попадают не в исходную точку, а в точку, смещенную по поверхности внешнего цилиндра.

3. Определение направления вращения: На рисунке видно, что пятно от атомов серебра (отмечено чёрным) смещено относительно первоначального положения (пунктирной линии) по часовой стрелке.

Рассмотрим движение с точки зрения наблюдателя в лаборатории. Атом, вылетев из щели, движется по прямой. Цилиндр вращается "под" ним. Чтобы пятно сместилось по часовой стрелке, та часть цилиндра, на которую попал атом, должна была "подъехать" к месту столкновения. Это означает, что эта часть изначально находилась позади (по направлению вращения) от прямой траектории. Такое возможно, только если сам цилиндр вращается в противоположном направлении, то есть против часовой стрелки. Пока атом летит, точка на цилиндре, бывшая напротив щели, смещается против часовой стрелки, а на её место приходит точка, которая была правее (по часовой стрелке).

Для того чтобы эксперимент дал чёткий результат в виде смещённого пятна, а не размытой полосы, необходимо, чтобы оба цилиндра вращались как единое целое с одинаковой угловой скоростью.

Таким образом, смещение пятна по часовой стрелке произошло, когда оба цилиндра вращались против часовой стрелки.

Ответ: 4) оба цилиндра вращались против часовой стрелки