Физика для инженеров: шпаргалка-пакет

Листы формул, ключевые шаги методов по каждой теме и тренировочные задачи (20) с полными решениями в конце.

Новые задачиНазад к курсу

В окне печати выберите «Сохранить как PDF», чтобы сохранить копию на своём устройстве.

1Формулы и методы

Кинематика

Скорость
v = v0 + a·t
Перемещение
s = v0·t + ½·a·t²
Без времени
v² = v0² + 2·a·s
Единицы
1 m/s = 3,6 km/h

Метод

  1. Выпишите известное: v₀, v, a, t и s с единицами.
  2. Выберите уравнение, содержащее три известных величины и неизвестную.
  3. Выберите одно положительное направление и припишите противоположно направленным величинам знак минус.
  4. Решите и проверьте, что ответ физически разумен.

Законы Ньютона

Второй закон
ΣF = m·a
Вес
W = m·g
Трение скольжения
Ff = μ·N
На наклонной плоскости
вдоль: m·g·sin θ, по нормали: m·g·cos θ

Метод

  1. Нарисуйте расчётную схему со всеми силами, действующими на тело.
  2. Выберите положительное направление вдоль движения.
  3. Разложите силы на составляющие вдоль движения и перпендикулярно ему (на наклонной плоскости: m·g·sin θ вдоль, m·g·cos θ перпендикулярно плоскости).
  4. Примените ΣF = m·a вдоль движения; трение равно μ·N и направлено против движения.

Движение тела, брошенного под углом

Составляющие
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Положение
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Максимальная высота
H = h + vy²/(2g)
Дальность (ровная поверхность)
R = v0²·sin 2θ/g

Метод

  1. Разложите начальную скорость на составляющие: vx = v₀·cos θ и vy = v₀·sin θ.
  2. По горизонтали скорость постоянна; по вертикали ускорение равно −g.
  3. Найдите время полёта из вертикального движения.
  4. Подставьте это время в горизонтальное движение, чтобы найти дальность.

Работа и энергия

Кинетическая энергия
Ek = ½mv²
Потенциальная энергия
Ep = mgh
Энергетический баланс
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Работа силы трения
W = μ·N·d
Мощность
P = W/t

Импульс и столкновения

Импульс
p = m·v
Сохранение
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Абсолютно неупругий удар
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Импульс силы
J = F·Δt = m·Δv

Метод

  1. Выберите положительное направление и припишите каждой скорости её знак.
  2. Запишите полный импульс до удара: Σm·v.
  3. При абсолютно неупругом ударе тела после него движутся вместе; при упругом сохраняется ещё и кинетическая энергия.
  4. Приравняйте импульс до удара импульсу после и решите.

Гидростатическое давление

Давление на глубине
p = ρgh
Сила давления на вертикальную стенку
F = ρg·hc·A
Центр давления
yp = yc + Ic/(ycA)
Прямоугольник
Ic = bH³/12

Неразрывность и Бернулли

Неразрывность
A1v1 = A2v2
Бернулли
p1 + ½ρv1² + ρgz1 = p2 + ½ρv2² + ρgz2
Расход
Q = A·v
Площадь круга
A = πd²/4

Уравнение состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа
pV = nRT
Газовая постоянная
R = 8,314 J/(mol·K)
Объединённый газовый закон
p1V1/T1 = p2V2/T2
Моли
n = m/M
Температура
T[K] = T[°C] + 273,15

Тепловые машины и холодильники

КПД
η = W/QH = 1 − QC/QH
КПД Карно
ηC = 1 − TC/TH (kelvin)
COP холодильника
COPR = QC/W
COP теплового насоса
COPHP = QH/W = COPR + 1
Энергетический баланс
QH = W + QC

Волны, звук и оптика

Скорость волны
v = fλ, T = 1/f
Струна
v = √(T/μ), μ = m/L
Уровень звука
β = 10·log10(I/I0), I0 = 10⁻¹² W/m²
Точечный источник
I = P/(4πr²)
Стоячие волны
струна или труба, открытая с обоих концов, fn = n·v/(2L); закрытая труба fn = n·v/(4L), n нечётное
Эффект Доплера
f′ = f·(v ± vo)/(v ∓ vs)
Показатель преломления
n = c/v, λ = λ0/n
Закон Снеллиуса
n1sin θ1 = n2sin θ2
Критический угол
sin θc = n2/n1
Оптическое волокно
NA = sin θa = √(n1² − n2²)
Линзы и зеркала
1/f = 1/do + 1/di, m = −di/do, mirror f = R/2
Двойная щель
d·sin θ = mλ, ym = mλL/d
Решётка
d = 1/N, d·sin θ = mλ, mmax ≤ d/λ
Одиночная щель
a·sin θ = mλ (dark), w = 2λL/a

Метод

  1. Определите тип задачи: скорость волны, уровень звука, стоячая волна, эффект Доплера, преломление, линза или зеркало, либо интерференция.
  2. Сначала запишите соотношение: v = fλ, β = 10·log(I/I₀), fₙ = n·v/(2L) или n·v/(4L), f′ = f(v ± vo)/(v ∓ vs), n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂, 1/f = 1/d₀ + 1/dᵢ, d·sin θ = mλ.
  3. Переведите единицы: nm, mm и cm в m, и проверьте, отсчитываются ли углы от нормали.
  4. Проверьте знаки и правдоподобие: у мнимого изображения dᵢ < 0, приближающийся источник звучит выше, у закрытой трубы только нечётные гармоники.

2Тренировочные задачи

1.КинематикаСредняя
t (s)v (m/s)4,545 s25

Автомобиль, едущий со скоростью 90 km/h, тормозит с постоянным замедлением 5,5 m/s² до полной остановки. Найдите тормозной путь s.

v₀ = 90 km/ha = −5,5 m/s²v = 0
s = m
2.КинематикаСложная
d = ?

Камень без начальной скорости падает в колодец. Всплеск слышен через 1,7 s после того, как камень отпустили. Скорость звука 343 m/s; пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите глубину d колодца.

ttotal = 1,7 svsound = 343 m/sg = 9,81 m/s²
d = m
3.Законы НьютонаСредняя
ящикv₀ = 4 m/sμ = ?

Ящик скользит по горизонтальному полу с начальной скоростью 4 m/s и останавливается через 4,1 m. Примите g = 9,81 m/s². Найдите коэффициент трения скольжения μ.

v₀ = 4 m/sd = 4,1 mg = 9,81 m/s²
μ =
4.Законы НьютонаСложная
m1​ = 7,5 kg5 kgμ = 0,3

Брусок массой 7,5 kg на горизонтальном столе соединён лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения, с подвешенным грузом массой 5 kg. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом 0,3. Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a системы.

m1 = 7,5 kgm2 = 5 kgμ = 0,3g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
v0​ = 22 m/s45°дальностьH = ?

Мяч бросают под углом 45° к горизонту с ровной поверхности. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите наибольшую высоту H, которой достигает мяч.

v0 = 22 m/sθ = 45°g = 9,81 m/s²
H = m
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
h = 60 mv0​ = 15 m/s55°дальность

Мяч бросают под углом 55° к горизонту с вершины скалы высотой 60 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите время полёта t до удара мяча о землю.

v0 = 15 m/sθ = 55°h = 60 mg = 9,81 m/s²
t = s
7.Работа и энергияСредняя
54 km/h3°800 kg

Автомобиль массой 800 kg въезжает на подъём 3° с постоянной скоростью 54 km/h. Сопротивление воздуха и сопротивление качению вместе составляют 800 N. Найдите мощность P, которую должны развивать колёса, в kW.

m = 800 kgθ = 3°Fr = 800 Nv = 54 km/hg = 9,81 m/s²
P = kW
8.Работа и энергияСложная
h = 7,5 mR = 2,5 mN = ?

Тележку массой 10 kg отпускают без начальной скорости на высоте 7,5 m на гладкой трассе, переходящей в вертикальную «мёртвую петлю» радиусом 2,5 m. Найдите силу нормальной реакции N, с которой трасса действует на тележку в верхней точке петли.

m = 10 kgh = 7,5 mR = 2,5 mg = 9,81 m/s²
N = N
9.Импульс и столкновенияСредняя
3 kg81 m/s12 kgv′2​ = ?

Снаряд массой 15 kg, движущийся горизонтально со скоростью 36 m/s, разрывается на два осколка, движущихся вдоль той же прямой. Осколок массой 3 kg продолжает движение вперёд со скоростью 81 m/s. Найдите скорость v′2 осколка массой 12 kg (положительна в исходном направлении).

M = 15 kgu = 36 m/sm1 = 3 kgv′1 = 81 m/sm2 = 12 kg
v′2 = m/s
10.Импульс и столкновенияСложная
26 m/s15 m/s

Мяч массой 0,2 kg ударяется о стену со скоростью 26 m/s и отскакивает прямо назад со скоростью 15 m/s. Контакт длится 25 ms. Найдите модуль импульса силы J, который стена сообщает мячу.

m = 0,2 kgvin = 26 m/svout = 15 m/sΔt = 25 ms
J = N·s
11.Гидростатическое давлениеСредняя
затворd = 1 mH = 1,5 m

Вертикальный прямоугольный затвор шириной 3 m находится в стенке резервуара с жидкостью (вода), его верхний край на 1 m ниже поверхности. Найдите равнодействующую силу гидростатического давления F на затвор.

d = 1 mH = 1,5 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
12.Гидростатическое давлениеСложная
затворd = 1 mH = 2,5 m

Вертикальный прямоугольный затвор шириной 1 m находится в стенке резервуара с жидкостью (глицерин), его верхний край на 1 m ниже поверхности. Найдите равнодействующую силу гидростатического давления F на затвор.

d = 1 mH = 2,5 mb = 1 mρ = 1260 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
13.Неразрывность и БернуллиСредняя
v = ?p0​pp0​ − p = 250 Paточка торможения

Трубка Пито — Прандтля в аэродинамической трубе показывает разность 250 Pa между давлением торможения и статическим давлением. Плотность воздуха 1,2 kg/m³. Найдите скорость воздуха v.

p0 − p = 250 Paρ = 1,2 kg/m³
v = m/s
14.Неразрывность и БернуллиСложная
C211 m4,5 md = 32 mmpC​ = ?

Шланг с внутренним диаметром 32 mm работает как сифон, отбирая воду из открытого резервуара. Наивысшая точка C шланга находится на 1 m выше поверхности воды, а выход (открытый в атмосферу) — на 4,5 m ниже поверхности воды. Пренебрегите потерями и примите g = 9,81 m/s². Найдите абсолютное давление pC в точке C. Атмосферное давление равно 101,3 kPa.

d = 32 mmzC = +1 mz2 = −4,5 mg = 9,81 m/s²patm = 101,3 kPa
pC = kPa
15.Уравнение состояния идеального газаСредняя
190 g (Ar)P = 400 kPaT = 30 °CV = ?

Какой объём V занимает 190 g газа (Ar) при 400 kPa и 30 °C? Считайте газ идеальным.

m = 190 gM = 39,95 g/molP = 400 kPaT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)
V = L
16.Уравнение состояния идеального газаСложная
Состояние 1Состояние 2

Постоянное количество газа (CH₄) переходит от 400 kPa, 2 L, 15 °C к 750 kPa и 60 °C. Найдите новый объём V2.

P1 = 400 kPaV1 = 2 LT1 = 15 °CP2 = 750 kPaT2 = 60 °C
V2 = L
17.Тепловые машины и холодильникиСредняя
TH​ = 35 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3,5 kWẆ

Обратимый холодильник поддерживает в холодильной камере -30 °C, отводя 3,5 kW теплоты, и отдаёт теплоту окружающей среде при 35 °C. Найдите тепловой поток Q̇H, который он отдаёт.

TL = -30 °CTH = 35 °CQ̇L = 3,5 kW
Q̇H = kW
18.Тепловые машины и холодильникиСложная
1000 °CTm​ = ?25 °CABWA​WB​

Две машины Карно работают последовательно. Машина A получает теплоту от резервуара при 1000 °C и отдаёт теплоту промежуточному резервуару при температуре Tm. Машина B забирает всю эту теплоту и отдаёт теплоту резервуару при 25 °C. Обе машины имеют одинаковый термический КПД. Найдите Tm в °C.

TH = 1000 °CTL = 25 °C
Tm = °C
19.Волны, звук и оптикаСредняя
FF1 cmdo​ = 12 cmf = 15 cm

Предмет высотой 1 cm находится в 12 cm перед тонкой собирающей линзой с фокусным расстоянием 15 cm. Найдите высоту изображения hi (отрицательную для перевёрнутого изображения).

ho = 1 cmdo = 12 cmf = 15 cm
hi = cm
20.Волны, звук и оптикаСложная
Fdo​ = 30 cmR = 16 cm

Предмет находится в 30 cm перед выпуклым зеркалом с радиусом кривизны 16 cm. Найдите расстояние до изображения di: положительное для изображения перед зеркалом (действительного) и отрицательное для изображения за ним (мнимого).

do = 30 cmR = 16 cm
di = cm

3Растворы

1.Кинематика

Ответ: s = 56,82 m

Движение с постоянным ускорением: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² и v² = v₀² + 2·a·s. Выберите уравнение, в которое входят три известные величины и искомая, и следите за знаками относительно одного положительного направления.

Единицы

v₀ = 90/3,6 = 25 m/s

Тормозной путь

0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 25²/(2·5,5) = 56,82 m

Ответ

s = 56,82 m
2.Кинематика

Ответ: d = 13,53 m

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

Две части времени

½·9,81·t₁² = 343·(1,7 − t₁)
4,905·t₁² + 343·t₁ − 583,1 = 0

Время падения

Физический смысл имеет только положительный корень.

t₁ = (−343 + √(343² + 4·4,905·583,1))/(2·4,905) = 1,661 s

Глубина

d = ½·9,81·1,661² = 13,53 m

Ответ

d = 13,53 m
3.Законы Ньютона

Ответ: μ = 0,1989

Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.

Замедление

a = v₀²/(2d) = 4²/(2·4,1) = 1,951 m/s²

Коэффициент трения

μ·m·g = m·a → μ = a/g = 1,951/9,81 = 0,1989

Ответ

μ = 0,1989
4.Законы Ньютона

Ответ: a = 2,158 m/s²

Второй закон Ньютона: равнодействующая сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение, ΣF = m·a. Нарисуйте расчётную схему, выберите положительное направление вдоль движения и сложите все силы в этом направлении: приложенные силы, трение μ·N против движения и составляющие силы тяжести.

Ускорение системы

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (49,05 − 22,07)/12,5 = 2,158 m/s²

Ответ

a = 2,158 m/s²
5.Движение тела, брошенного под углом

Ответ: H = 12,33 m

Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.

Разложите начальную скорость

Горизонтальная скорость постоянна; вертикальное движение имеет постоянное ускорение g = 9,81 m/s² вниз.

vx = v0·cos θ = 22·cos 45° = 15,56 m/s
vy = v0·sin θ = 22·sin 45° = 15,56 m/s

Высшая точка

В верхней точке вертикальная скорость равна нулю: vy² = 2gH.

H = vy²/(2g) = 15,56²/(2·9,81) = 12,33 m

Ответ

H = 12,33 m
6.Движение тела, брошенного под углом

Ответ: t = 4,968 s

Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.

Разложите начальную скорость

Горизонтальная скорость постоянна; вертикальное движение имеет постоянное ускорение g = 9,81 m/s² вниз.

vx = v0·cos θ = 15·cos 55° = 8,604 m/s
vy = v0·sin θ = 15·sin 55° = 12,29 m/s

Время полёта

Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.

0 = 60 + 12,29·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (12,29 + √(151 + 1177))/9,81 = 4,968 s

Ответ

t = 4,968 s
7.Работа и энергия

Ответ: P = 18,16 kW

Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d). Мощность — это сила, умноженная на скорость: P = F·v.

Сила тяги

m·g = 800·9,81 = 7848 N
mg·sin θ = 7848·sin 3° = 410,7 N
F = 410,7 + 800 = 1211 N

Мощность

v = 54/3,6 = 15 m/s
P = F·v = 1211·15 = 18161 W = 18,16 kW

Ответ

P = 18,16 kW
8.Работа и энергия

Ответ: N = 98,1 N

Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d). При движении по окружности равнодействующая, направленная к центру, должна быть равна mv²/r.

Скорость в верхней точке

v² = 2g(h − 2R) = 2·9,81·(7,5 − 5) = 49,05 m²/s²

Силы в верхней точке

m·g = 10·9,81 = 98,1 N
N = mv²/R − mg = 10·49,05/2,5 − 98,1 = 98,1 N

Ответ

N = 98,1 N

Тележка едва проходит петлю при h = 2,5R; тогда в верхней точке N = 0.

9.Импульс и столкновения

Ответ: v′2 = 24,75 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

Импульс до удара

p = M·u = 15·36 = 540 kg·m/s

Импульс после удара

540 = 3·81 + 12·v′2
v′2 = (540 − 243)/12 = 24,75 m/s

Ответ

v′2 = 24,75 m/s
10.Импульс и столкновения

Ответ: J = 8,2 N·s

Закон сохранения импульса: если во время столкновения внешние силы не действуют, суммарный импульс Σm·v до столкновения равен суммарному импульсу после. Скорость имеет направление, поэтому выберите положительное направление и скорости, направленные в противоположную сторону, берите со знаком минус. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия; при абсолютно неупругом тела слипаются.

Изменение импульса

J = m·Δv = 0,2·(15 + 26) = 8,2 N·s

Ответ

J = 8,2 N·s
11.Гидростатическое давление

Ответ: F = 77,25 kN

Сила давления на плоскую поверхность: F = ρ·g·yc·A. Она приложена в центре давления, ycp = yc + Ic/(ycA), который всегда лежит ниже центра тяжести.

Глубина центра тяжести и площадь

yc = d + H/2 = 1 + 1,5/2 = 1,75 m
A = H·b = 1,5·3 = 4,5 m²
затворd = 1 mH = 1,5 mF

Равнодействующая сила

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·1,75·4,5 = 77,25 kN

Ответ

F = 77,25 kN
12.Гидростатическое давление

Ответ: F = 69,53 kN

Сила давления на плоскую поверхность: F = ρ·g·yc·A. Она приложена в центре давления, ycp = yc + Ic/(ycA), который всегда лежит ниже центра тяжести.

Глубина центра тяжести и площадь

yc = d + H/2 = 1 + 2,5/2 = 2,25 m
A = H·b = 2,5·1 = 2,5 m²
затворd = 1 mH = 2,5 mF

Равнодействующая сила

F = ρ·g·yc·A = 1260·9,81·2,25·2,5 = 69,53 kN

Ответ

F = 69,53 kN
13.Неразрывность и Бернулли

Ответ: v = 20,41 m/s

Continuity and Bernoulli: for an incompressible fluid the flow rate is the same at every section, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Along a streamline without losses, p + ½ρv² + ρgz is constant, so where the fluid is faster or higher its pressure is lower.

Уравнение Бернулли до точки торможения

У носика поток останавливается, поэтому его кинетическая энергия проявляется как дополнительное давление.

p0 − p = ½ρv²
v = √(2·250/1,2) = 20,41 m/s

Ответ

v = 20,41 m/s
14.Неразрывность и Бернулли

Ответ: pC = 47,34 kPa

Continuity and Bernoulli: for an incompressible fluid the flow rate is the same at every section, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Along a streamline without losses, p + ½ρv² + ρgz is constant, so where the fluid is faster or higher its pressure is lower.

Скорость в шланге

Поверхность и выход открыты в атмосферу, поэтому члены с давлением сокращаются.

v = √(2g·4,5) = √(2·9,81·4,5) = 9,396 m/s

Уравнение Бернулли от поверхности до C

patm = pC + ½ρv² + ρgzC
pC = 101,3 − 1000·(9,396²/2 + 9,81·1)/1000 = 101,3 − 53,96 = 47,34 kPa

Ответ

pC = 47,34 kPa

Если это давление упадёт до давления насыщенных паров воды, сифон перестанет работать.

15.Уравнение состояния идеального газа

Ответ: V = 29,97 L

Уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где n = m/M.

Моли

n = 190/39,95 = 4,756 mol
T = 30 + 273,15 = 303,1 K

Объём

V = nRT/P = 4,756·8,314·303,1/400 = 29,97 L

Ответ

V = 29,97 L
16.Уравнение состояния идеального газа

Ответ: V2 = 1,233 L

Объединённый газовый закон: для постоянного количества идеального газа P1V1/T1 = P2V2/T2.

Абсолютные температуры

T1 = 288,1 K, T2 = 333,1 K

Объединённый газовый закон

V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 2·(400/750)·(333,1/288,1) = 1,233 L

Ответ

V2 = 1,233 L
17.Тепловые машины и холодильники

Ответ: Q̇H = 4,436 kW

Second-law limits: no cycle working between reservoirs at absolute temperatures TH and TL can beat the reversible (Carnot) cycle: ηmax = 1 − TL/TH, COPR,max = TL/(TH − TL) and COPHP,max = TH/(TH − TL). Energy is always conserved: QH = W + QL.

Абсолютные температуры

TH = 35 + 273,15 = 308,1 K
TL = -30 + 273,15 = 243,1 K

Отношение теплот для обратимого цикла

Q̇H = Q̇L·TH/TL = 3,5·308,1/243,1 = 4,436 kW

Ответ

Q̇H = 4,436 kW

Потребляемая мощность: Ẇ = 0,9356 kW.

18.Тепловые машины и холодильники

Ответ: Tm = 343 °C

Second-law limits: no cycle working between reservoirs at absolute temperatures TH and TL can beat the reversible (Carnot) cycle: ηmax = 1 − TL/TH, COPR,max = TL/(TH − TL) and COPHP,max = TH/(TH − TL). Energy is always conserved: QH = W + QL.

Абсолютные температуры

TH = 1000 + 273,15 = 1273 K
TL = 25 + 273,15 = 298,1 K

Равные КПД

1 − Tm/TH = 1 − TL/Tm даёт Tm² = TH·TL.

Tm = √(1273·298,1) = 616,1 K = 343 °C

Ответ

Tm = 343 °C
19.Волны, звук и оптика

Ответ: hi = 5 cm

Геометрическая оптика: на границе n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ (закон Снеллиуса), углы отсчитываются от нормали, а n = c/v. При входе в более медленную среду луч приближается к нормали. Из более плотной среды (n₁ > n₂) за пределом критического угла θc = arcsin(n₂/n₁) весь свет отражается: полное внутреннее отражение. Тонкие линзы и сферические зеркала подчиняются уравнению 1/f = 1/do + 1/di с увеличением m = −di/do. Правило знаков: f > 0 для собирающей линзы и вогнутого зеркала (f = R/2), f < 0 для рассеивающей линзы и выпуклого зеркала; di > 0 для действительного изображения, di < 0 для мнимого, а m < 0 для перевёрнутого изображения.

Формула тонкой линзы

1/di = 1/f − 1/do = 1/15 − 1/12
di = −60 cm
FF12 cmf = 15 cm

Увеличение и высота

m = −(−60)/12 = 5
hi = 5·1 = 5 cm

Ответ

hi = 5 cm
20.Волны, звук и оптика

Ответ: di = −6,316 cm

Геометрическая оптика: на границе n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ (закон Снеллиуса), углы отсчитываются от нормали, а n = c/v. При входе в более медленную среду луч приближается к нормали. Из более плотной среды (n₁ > n₂) за пределом критического угла θc = arcsin(n₂/n₁) весь свет отражается: полное внутреннее отражение. Тонкие линзы и сферические зеркала подчиняются уравнению 1/f = 1/do + 1/di с увеличением m = −di/do. Правило знаков: f > 0 для собирающей линзы и вогнутого зеркала (f = R/2), f < 0 для рассеивающей линзы и выпуклого зеркала; di > 0 для действительного изображения, di < 0 для мнимого, а m < 0 для перевёрнутого изображения.

Фокусное расстояние

f = −R/2 = −8 cm

Уравнение зеркала

1/di = 1/f − 1/do = 1/(−8) − 1/30
di = −6,316 cm
F30 cmf = −8 cm

Ход лучей

мнимое изображение за зеркалом

Ответ

di = −6,316 cm

ExamProblems · examproblems.com/courses/physics-for-engineers