Физика. Энциклопедический словарик школьника

ББК

22.3 Х91

Дорогие друзья! В энциклопедическом словарике представлены основ­ ные понятия и законы физики, изучаемые в средней об­

щеобразовательной школе. Все словарные статьи располо­ жены в алфавитном порядке. Физика изучает явления, протекающие в неживой при­ роде, а также явления живой природы, которые можно изучать методами физики. Например, ток крови и других жидкостей в организме человека, движения человека,

животных, рыб и т. д. Физика является научной основой техники. Без достижений физики, без создания современ­ ных электронных приборов были бы невозможны успехи

как в самой физике, так и в биологии, медицине, астро­ номии и других науках. Мы живём в мире, окружённом техникой. Поэтому хорошие знания основ физики необ­ ходимы любому культурному человеку. Надеемся, что материалы, представленные в данном

Хребтов В. А.

Х91

Физика. - СПб.: Издательский дОМ «Литера,), 2006. ­ 160 с. - (Серия «Энциклопедический словарик школьника,»).

ISBN 5-94455-610-2

ISBN 5-94455-610-2

© ©

Хребтов в. А.,

2006

Издательский Дом «Литера»,

2006

издании, помогут вам успешно сдать экзамен по физике.

Физика

'"CIL1JJ

них характерны близкодействие, т. е. они проявляются на

расстояниях порядка

10-15 м

(размеры ядра атома), и боль­

шие значения. Например, между протонами ядра действу­

А

ют мощные

Агрегатные состояния вещества. В земных условиях зна­ чительная часть веществ (но не все) может находиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газо­

образном. Например, вещество с молекулой Н 2 О может находиться в твёрдом состоянии (лёд) , в жидком (вода)

и газообразном (водяной пар). Эти три состояния имеют

характером взаимодействия между ними и порядком рас­

положения молекул (например, молекулы образуют кри­ сталлическую решётку у льда, у воды её нет). Если газ на­

силы отталкивания,

но ядро ус­

тойчиво, т. к. ядерные силы между протонами более чем в

100 раз больше рядка 10-15 м. зарядов,

электростатических сил на расстояниях по­

Поскольку У нейтронов нет электрических

они легко

проникают

в атомные

ядра,

что при­

водит к образованию изотопов, если ядра устойчивы, или к делению ядер, если они неустоЙчивы.

одинаковые химические свойства, но разные физические свойства, определяемые расстоянием между молекулами,

кулоновские

Акваланг

-

лёгкое водолазное снаряжение, снабжён­

ное воздушно-баллонным аппаратом, используемое для по­

гружения на глубину до

60

м. Выдох производится В воду,

а дыхание осуществляется на сжатом воздухе. Для изоля­ ции от воды используется гидрокостюм. Для теплоизоля­

гревать до высоких температур, то молекулы газа разлага­

ции применяют специальное водолазное бельё. При этом

ются или диссоциируют на атомы или ионы в зависимости

человек испытывает давление воды, которое на глубине

от характера связи частиц в молекуле. Разложение атомов на электроны и ионы

-

ионизация

-

происходит при ещё

более высоких температурах, при этом образуется плазма

­

четвёртое агрегатное состояние вещества. Вещество в виде

плазмы наиболее широко представлено во Вселенной (звёз­ ды, ионосфера Земли и т. д.). Есть и другие состояния ве­ щества, например в нейтронных звёздах (см. Нейтрон).

Адроны

- тяжёлые элементарные частицы, участвую­

щие в сильном, слабом, гравитационном и, если есть элек­ трический заряд, электромагнитном взаимодействиях. К адронам относятся,

например, нуклоны

-

частицы, вхо­

дящие в ядро атома (протоны и нейтроны). В этом случае силы сильного взаимодействия называются ядерными. Для

4

60

м в

7

раз больше, чем атмосферное давление.

Аккумулятор

- химический источник электрического

тока. Аккумуляторы бывают кислотные и щелочные. Кис­ лотный аккумулятор имеет блоки положительных и отри­ цaTeльHыx пластин,

активная часть которых изготовлена

из свинца и его окислов. Блоки находятся в электролите

(раствор серной кислоты в дистиллированной воде). При разрядке аккумулятора серная кислота взаимодействует с

активной массой пластин и превращает её в сульфат свинца (белого цвета), при этом концентрация кислоты в электро­ лите уменьшается и его плотность снижается. При зарядке аккумулятора под действием проходящего через него за­

рядного электрического тока происходит обратный про­

5

~a.l.I

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~CL!J

цесс. Сульфат свинца в активной массе положительных

а-распад;

rmастин превращается в перекись свинца (коричневого цве­

А

та), а у отрицательных пластин

-

в губчатый свинец (се­

Z-

его зарядовое число (число протонов в ядре),

его массовое число (число нуклонов в ядре).

-

А =

Z + N,

где

число нейтронов в ядре.

N -

рого цвета), при этом в электролит вьщеляется серная кис­

Для ядерных реакций справедливы:

лота и его плотность увеличивается. При зарядке аккуму­

1.

лятора его положительный полюс, связанный с блоком положительных пластин,

-

а-распада можно записать в виде

Z=(Z-2)+2

соединяют с положительным

полюсом источника тока зарядного устройства, а отрица­

тельный полюс

Закон сохранения зарядового числа, который для

с отрицательным. Аккумулятор после

Закон сохранения массового числа, который для

2.

а-распада

имеет вид

А= (А

зарядки работает в течение нескольких часов, а затем его нужно регулярно подзаряжать. Кислотные и щелочные (же­

- 4)

+4

Закон сохранения энергии в релятивистском смысле.

лезоникелевые) аккумуляторы широко используются на

3. 4.

транспорте, в частности в автомобилях, в железнодорож­

Приведём примеры а-распадов:

ных вагонах; в подводных лодках, в современной быто­

226Ra ~ 222Rn + 4Не

88 86 2'

вой электронике, в космической технике.

,

Закон сохранения импульса.

238U ~ 234Th 92

Альфа-распЗд

- ядерная реакция, при которой проис­

ходит превращение ядер неустойчивых изотопов (с массо­

вым числом А

> 200)

90

+ 4Не

2'

Известны около венных

25

естественных и около

а-радиоактивных

100

искусст­

ядер.

одного химического элемента в ядро

изотопа другого элемента, сопровожцающееся

испусканием

а-частиц (ядра атома гелия iHe), которые имеют скорость порядка 107 м/с.

Ампер Андре Мари (1775-1836) -

французский физик,

математик и химик. За вьщающиеся открытия в области теоретической и экспериментальной электродинамики

Для а-распада справедливо правило смещения, сфор­

Максвелл назвал его Ньютоном электродинамики. Сфор­

мулированное английским химиком Ф. Содди: при а-рас­

мулировал правило определения направления действия

паде ядро теряет два элементарных заряда и его масса убы­

магнитного поля электрического тока на магнитную стрел­

вает приблизительно на четыре атомных единицы массы.

ку, осуществил опыты по взаимодействию токов с посто­

Это правило с помощью ядерной реакции можно запи­

выяснил влияние магнитного поля Земли на движущиеся

сать в виде

Ах

Z

где

1х -

янным магнитом, сконструировал множество приборов,

А-4 у 4Н ~Z-2 +2 е,

в нём проводники. Открыл взаимодействие электрических токов и установил закон взаимодействия. Разработал тео­

ядро некоторого неустойчивого изотопа хи­

рию электромагнетизма. Указал на тесную связь электри­

MичecKoгo элемента Х, для которого может происходить

чества и магнетизма. Установил токовую природу магне­

6

7

~itlJj

Энциклопедический словарик школьника

rnзма: источники магнитного поля

-

электрические токи,

магнитных зарядов в природе нет. Атом по Амперу

-

шар,

обтекаемый токами. Открыл магнитный эффект катушки с током

-

соленоида, установил эквивалентность магнит­

ного поля соленоида и постоянного полосового магнита.

Предложил усиливать магнитное поле соленоида с помо­ щью сердечника из малоуглеродистой стали. Предложил ис­ пользовать электромагнитные явления для передачи сиг­

налов. Изобрёл коммутатор, электромагнитный телеграф. Сформулировал понятие «кинематика»

В работе: «Опыт

классификации наую>. Ввёл понятие «электрический тою>.

Физика

~alJI

Амперметр следует включать в электрическую цепь пос­ ледовательно с нагрузкой (см. рисунок).

Амплитуда

- наибольшее отклонение от положения

равновесия при колебательном процессе.

Аннигиляция

антивещества, когда вся материя в виде вещества и анти­ вещества переходит в материю в виде электромагнитного

поля (излучения). По энергеrnческому выходу

рения

- прибор для изме­

силы постоянного

электри­

ческого тока и (или) действующе­ го

значения

силы

гармонического

электрического тока. При работе с амперметром следует:

найти

мая сила

I max - предел измерения тока 1 должна бьпь меньше

по шкале; измеряе­ или равна

I max ;

при снятии показаний значение измеряемой силы

3)

тока округлить до значения, соответствующего ближай­

шeмy штриху (см. Цена деления nрuбора);

4)

самая эф­

античастица

-

позитрон,

сталкиваясь,

порождают два у-кванта. Происходит и обратный процесс: из у-квантов при определённых условиях может рождать­ ся электрон-позитронная пара.

Антивещество

-

материя, построенная из античастиц.

Ядро атома антивещества состоит из антипротонов и ан­

1) определить цену деления шкалы;

2)

-

фективная реакция из известных человечеству. Пример: электрон и его

Амперметр

- реакция взаимодействия вещества и

помнить, что амперметр постоянного тока

-

при­

тинейтронов, а на орбитах вокруг ядра JЗращаются пози­

троны. Впервые в

1969

г. в Серпухове на ускорителе про­

тонов были получены ядра атомов антигелия.

Антинейтрино

- элементарная частица-лептон, появ­

ляющаяся при слабых взаимодействиях, возникающих в

n ядра

бор полярный (плюс амперметра должен быть соединён с

ядре атома, когда нейтрон

плюсом источника электрического тока. При неправиль­

ядра с испусканием электрона е- и электронного анти­

ном подключении амперметр зашкаливает).

нейтрино V е

Около клемм амперметра постоянного тока стоят зна­ ки

+

тока

-

и

-,

а около клемм амперметра гармонического

знак синусоиды

превращается в протон р

по схеме

n

~ р+е-

+V e .

Существуют и другие виды антинейтрино, например

-.

Амперметр имеет малое сопротивление, поэтому его нельзя включать в электрическую цепь без нагрузки.

8

мюонное антинейтрино. Антинейтрино не имеет заряда. Вопрос о существовании массы покоя антинейтрино и

9

~~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~alJJ

нейтрино остаётся открьпым. По оценкам учёных, верхний

мости от температуры окружающей среды и степени заря­

предел

женности аккумулятора).

массы покоя электронного нейтрино в

15 000

раз

меньше массы покоя электрона. Слабо взаимодействует с веществом.

АристОтeJIЬ (384-322 до н. э.) -

Идеальное нейтрино, введённое итальянским

древнегреческий мыс­

физиком Энрико Ферми, движется со скоростью света в

литель, философ и учёныЙ-энциклопедист. Сочинения

вакууме и не имеет массы покоя, как и фотон.

Аристотеля охватывают все отрасли тогдашнего знания.

Основоположник формальной логики, создатель силло­

элементарная частица-адрон, имеющая

гистики. Сочинения Аристотеля «Метафизика», «Физика»

1,675·10-27 КГ. Не обладает электрическим за­

и др. содержат учения об основных принципах бьпия: воз­

рядом и является античастицей нейтрона со средним вре­

можности и осуществлении, форме и материи, действую­

менем жизни

щей причине и цели. Как философ колебался между ма­

Антинейтрон массу покоя

103 С.

териализмом и идеализмом. Обосновал шарообразность

Антипротон - стабильная элементарная частица-адрон, имеющая массу покоя ряд

1,673· 10-27 кг И электрический за­

-1, 6· 10-19 Кл. Является античастицей протона.

Земли, считал, что Земля

неизменной. Отрицал вращение Земли, считал, что вра­ щаются вокруг Земли звёзды и планеты, прикреплённые

к

АнтичастИца - элементарная частица, которая при стол­

центр Вселенной, вечной и

-

56

хрустальным сферам. Аристотелевская система мира

сохранилась до эпохи Коперника

(XVI

в.).

кновении со своей частицей аннигилирует. Большинство

элеменгарных частиц имеет свои античастицы. Например: электрон

-

-

позитрон, протон

антипротон и т. д.

Фотон не имеет античастицы.

Архимед (ок. 287-212 до н. э.) -

древнегреческий фи­

зик и математик. Установил правило рычага, открыл за­ кон гидростатики, названный его именем. Изобрёл беско­ нечный винт для подъёма и передвижения тяжестей, бес­

Ареометр -

прибор для измерения плотности жидко­

конечный водоподъёмный винт. Первые дошедшие до нас

сти; изготовленный из стекла и полый внyrри, плавает,

работы по статике

как поплавок, на поверхности жидкости. Устойчивость аре­

тика изложена по образцу изложения геометрии в «Нача­

ометру обеспечивает металлическая дробь, помещённая в

лах» Евклида. Выполнил математические исследования спи­

его нижнюю часть, которая опускается в жидкость. Шка­

ралей. Основные дошедшие до нас работы Архимеда по фи­

ла градуирована в единицах плотности. Поскольку диапа­

зике: «О равновесии плоских фигур или о центрах тяжести

зон изменения плотности по шкале ареометра небольшой,

плоских фигур», «О плавающих телах».

-

это работы Архимеда, в которых ста­

то его применяют для измерения плотности лишь одной

жидкости (например, плотности электролита в аккумуля­

торе, которая изменяется от

1,15 до 1,30 г/см 3 в зависи­

10

Атмосфера Земли

-

воздушная оболочка, окружающая

нашу планету. Воздух состоит из смеси азота

I1

(78 %),

кис­

~ш

~~

эНциклоnедичесКий словарик школьника

лорода

(21 %)

концентрация

и других газов которого

а также водяного пара,

(1 %),

в воздухе

зависит

от его влажно­

сти. Простирается на высоту нескольких тысяч километ­

ров. Плотность и давление атмосферного воздуха сильно за­ висят от высоты подъёма над поверхностью Земли. Вблизи поверхности Земли на каЖдые

12

Физика Высота

~JJ

h,

км

р =

0,06

Па

Loo 80

м подъёма атмосфер­

ное давление уменьшается приблизительно на

1 мм рт. ст. (133 Па). Нормальное атмосферное давление равно 101 325 Па, это давление уравновешивает столб ртути высотой 760 мм при температуре О ос (273 К). При подъёме на высоту h = 7,1 км атмосферное давле­ ние р равно 4·104 Па, при h = 100 км р = 0,06 Па. Распре­

60 t

мезосфера

4{)

20 р

= 105

Па

деление абсолютной температуры Т в зависимости от вы­ соты

h подъёма

200

над поверхностью Земли приведено на ри­

Тропосфера (высота нижней и верхней границ от О до

11--17

км) характеризуется из-за убывания температуры

сильными вертикальными перемещениями воздушных

масс с их перемешиванием. Из-за неравномерного нагре­

вания Солнцем различных участков поверхности Земли возникают течения холодного и тёплого воздуха. Восходя­ щие течения создают в тропосфере облака, из которых вы­ падают снег, град и ДОЖдь.

В стратосфере температура не убывает с увеличением высоты подъёма, поэтому здесь нет перемешивания воз­ душных масс и не образуются облака. В стратосфере нахо­ дится большая часть атмосферного озона

--

трёхатомного

кислорода Оз' Наличие озона даже в небольшом количе­ стве весьма важно, потому что он защищает живые орга­

низмы на Земле от вредного или даже губительного дей­ ствия ультрафиолетовыхлучей Солнца. В древние геологи­

12

280

320

Абсолютная температура Т, К

сунке. Атмосферу условно делят на четыIеe слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.

24{)

ческие эпохи, до появления в атмосфере Земли Юlслорода и до возникновеня озона, жизнь могла развиваться почти

исключительно в океане, под защитой слоя воды. Прими­ тивная растительность в виде водорослей понемногу вы­

деляла кислород в атмосферу, и в начале палеозойской эры

количество кислорода достигло

1 % от современного. Хи­

мические реакции, протекающие в атмосфере, привели к образованию озона. Так произошёл в кембрийсЮlЙ период эволюционный сдвиг. Эту защитную роль озон выполняет

и сейчас. Большая часть ультрафиолетового излучения Солн­ ца поглощается озоном уже в самой верхней части его слоя,

вследствие чего воздух на высоте

h

= 40--55

км нагревает­

ся до О ОС И выше.

В мезосфере температура воздуха убывает с увеличени­ ем высоты подъёма. Поэтому здесь происходят процессы

перемешивания тёплых и холодных воздушных масс и об­ разуются серебристые облака.

13

~

Энциклоnедиlfеекиu словарик школьника

Физика

~

в термосфере при h> стает и на

h = 200

км

95 км температура воздуха возра­ составляет 1536 К. Здесь молекулы и

тат ~ mяд

: : : Zmp + Nm n ,

атомы разрушаются и воздух находится в ионизированном

Т. к. масса протона или нейтрона почти в

состоянии (состояние плазмы). Эта часть термосферы на­

массы электрона,

1840

раз больше

а дефектом массы при такой точности

зывается ионосферой. В ней поглощается корпускулярная

можно пренебречь. Масса атома, рассчитанная с точностью

и рентгеновская радиация Солнца, тормозятся и сгорают

до пяги-шести значащих цифр по приведённым выше фор­

метеоры. Это щит, защищающий нас от опасных воздей­

мулам, не совпадает с данными таблицы Менделеева для

ствий космоса. Ионосфера оказывает существенное влия­

атомной массы химического элемента, т. к. последний в

ние на распространение

природе представляет собой смесь изотопов.

радиоволн вблизи поверхности

Земли; в частности, короткие радиоволны за счёт много­ кратного отражения от поверхности Земли и ионосферы

могуг достичь любой точки поверхности Земли.

Б

, Атом

- наименьшая частица химического элемента,

Барометр -

прибор для измерения атмосферного дав­

которая обладает его свойствами. Атом состоит из положи­

ления.

тельно заряженного ядра и отрицательно заряженных элек­

(барометры-анероиды). Жидкостные (pтyrHыe) барометры

тронов, движущихся В кулоновском поле ядра. Атом элек­

основаны на опыте Торричелли. В метровую стеклянную

трически нейтрален (его заряд равен нулю), т. к. сумма

трубку, запаянную с одного конца, наливают через во­

Барометры бывают жидкосmые и безжидкостные

зарядов электронов и ядра компенсируют друг друга. Чис­

ронку pтyrь до краёв. Затем затыкают трубку пальцем, пе­

ло протонов в ядре атома равно числу электронов в атоме

реворачивают и помещают конец трубки с пальцем в чашу

(Z) и равно порядковому номеру химического элемента

с ртутью. Если палец убрать, то часть ртути вьшьется в ча­

в таблице Менделеева. Масса атома тат складывается из

шу, а высота

массы ядра тяд и общей массы электронов ZтЭJI:

уровня ртуги в чаше до уровня ртyrи в трубке, будет равна

тат где т эл

= 9,1 . 10-31

кг

примерно

= тяд + Zm эл ,

где тр , т n -

ронов, д т

Zmp + Nm n

-

-

Область

1 называется торричеллиевой

При

20

пу­

·С давление насыщенных паров

1,22· 10-3

мм рт. СТ.

Обычно этим давлением пренебрегают и

N-

число нейт­

дефект массы, При обычной для школьной

практики точности в две-три значащие цифры получим:

14

760 мм,

ртути составляет

tJ.m,

массы протона и нейтрона;

столба ртyrи (см, рисунок), измеренная от

стотой. Там нет воздуха, а есть насыщенные пары ртути.

- масса покоя электрона.

Масса ядра вычисляется по формуле

тяд =

h

считают, что Р атм

= pgh,

сферное давление; р

g-

-

где Р атм -

тшотность ртуги,

ускорение свободного падения, В за­

висимости от погоды атмосферное дав­

15

h

атмо­

. "1'/'.. , ,. .',. ~

:.. ~::<::: ..~.

: .. : .. : ". ".........

~IШ ------------­ Энциклопедический словарик школьника -G

Физика

ление меняется. Если на улице пасмурно, то атмосферное

Бел

~

-

внесистемная единица уровня интенсивности

давление понижается; если погода улучшается, выходит йз­

звука. Уровень

за туч солнце, то атмосферное давление повышается. Если

формуле

L]

интенсивности звука определяется по

1

к трубке с ртутью приделать шкалу, то получится ртут­ ный барометр. Более безопасными являются барометры­

L] =lg~,

анероиды, в которых в качестве чувствительного элемен­

где 1 -

та используется металлическая коробочка с гофрирован­

10 = 10-12

интенсивность звука (см. Интенсивность звука), Вт/м 2

-

порог слышимости для человеческого уха

действием атмосферногодавления коробочка сжимается и

на частоте 1 кГц. Если 1 = 1010' то L]= 1 Б (один бел). На­ звание условное, т. к. L1 - величина безразмерная. На прак­

смещение поверхности коробочки передаётся на стрелку

тике используется единица в

анероида, которая перемещается по его шкале, градуиро­

децибел (дБ). При этом формула для L] будет иметь вид:

ной поверхн~)Стью, внутри которой создаётся вакуум. Под

10

раз меньшая, называемая

1 L1 =101g 10 .

ванной в килопаскалях.

Баmскаф - глубоководный самоходный аппарат, пред­ назначенный для океанографических исследований. Состо­

Бета-расшiд. Различают:

ит из стального шара

1.

-

гондолы (экипаж

1-3

человека,

приборы) и поплавка, заполненного более лёгкой, чем

~- -распад, при котором радиоактивные ядра с отно­

сительным избытком нейтронов испускают электроны,

руется сбрасыванием балласта и выпуском бензина. Дви­

которые летят со скоростями, изменяющимИСЯ от 1/з С до значений, близких к с - скорости света в вакууме, и воз­

жется с помощью гребных винтов, приводимых в действие

никают при превращении нейтрона

электродвигателями.Первый батискаф построил в

г.

испусканием электрона е- и электронного антинейтрино

г.

У

вода, жидкостью (обычно бензином). Плавучесть регули­

швейцарский физик Огюст Пиккар

(1884-196 f ).

В

1948 1960

на батискафе «Триест» было достигнуто дно Марианского жёлоба в Тихом океане (глубина

Батисфера

-

-

до

11 022

м).

(обычно из стали), предназначенный для океанографи­ ческих исследований и опускаемый на стальном тросе со

1-2 человек, име­

ется научно-исследовательскаяаппаратура, система реге­

нерации воздуха, телефон. В

1948

г. была достигнута мак­

симальная глубина погружения батисферы

16

-

1360

по схеме

n --7

Р

+ е- + V е'

для ~--распада справедливо правило смещения, сфор­

глубоководный аппарат в форме шара

специального судна. Экипаж состоит из

е

n в протон р ядра с

м.

мулированное английским химиком Ф. СОДДИ:

2Х

--7

z+1 Y + Де-.

Примеры ~- -распадов:

90S r --7 90у 38 39 214рь --7 82

+ -Ое­ 1'

214Bi + -Ое­ 83 1' 17

~1L1JI

Энциклопедический словарик школьника

~ш

Физика --------------------..;с

~+ -распад, при котором радиоактивные ядра с отно­

мышцах лежит не на сетчатке, а перед сетчаткой глаза. У

сительным избытком протонов в результате превращения

близорукого глаза расстояние наилучшего видения мень­

протонов р в нейтроны

ше

2.

электронное нейтрино

n ядра испускают позитрон е+ и

vе

р ---7

---7

вогнутыми линзами,

n + е+ + v е.

глаза. Используются

z-1Y + Де+.

15

22Na 11

14

---7

вмешательства

-

колесо

ное на оси 3, вставленной в обойму

Ое+

1·

В

с приме­

2 (рис. 1).

По жёлобу колеса пропускают верёвку, трос,

Бета-частицы -

\I

поток электро­

нов, испущенных радиоактивным ис­

точником И летящих с околосветовы­

сируется шайбой

5и

шплинтом

3 фик­

4.

Блок называется неподвижным,

если не­

подвижна его ось. Неподвижный блок не

ми скоростями. Скорости электронов

даёт выигрыша в силе Р, но позволяет изме­

не одинаковы,

нить направление её действия (рис.

ширению

что приводит к рас­

пучка в магнитном поле.

Разделение пучка радиоактивного из­ лучения в однородном магнитном поле осуществил анг­

лийский физик Эрнест Резерфорд, который выявил три составляющие:

а-излучение, ~-излучение, у-излучение. Изучение ~-излучения привело к выводу, ЧТО оно пред­

и позволяет получить двойной выигрыш в силе (рис.

3):

Р1 = О,5Р2 · На практике часто применяют

комбинации подвижных и непод­

-

вижных блоков

отклоняемых магнитным полем. Проникающая способ­

Схема полиспаста, даюшего вы­

ность ~-лучей выше, чем у а-лучей, но ниже, чем у

игрыш в силе в

у-лучей. Алюминиевая

представлена на рис.

пластинка толщиной в несколько

миллиметров полностью поглощает ~-излучение.

2).

Подвижный блок имеет подвижную ось

ставляет собой поток релятивистских электронов, сильно

обойму держат

6

полиспасты.

Рис.l

F

~~

[Рис.

Рис.

2

раз (Р2 = 6F1),

4.

Нижнюю

6 верёвок,

каждая

из которых действует на обойму

Близорукость

силу

с жёлобом, укреплён­

1

или канат. От осевого смешения ось

o

оптическую

также контактные линзы и коррек­

ция зрения пyrём оперативного

Блок

+ Ое+

l'

22Ne+ 10

уменьшающими

нением лазеров.

Примеры ~+ -распадов:

ЗОР ---7 ЗОSi

см. Близорукость устраняется применением очков с

по схеме

В этом случае правило смещения можно записать в виде

2Х

25

- дефект зрения, при котором фокус

оптической системы глаза при ненапряжённых глазных

18

с силой натяжения, которая рав­

на силе Р1 (без учёта потерь).

19

Рис.

4

3

~IШ

~O

------------- Энциклопедический словарик школьника Броуновское движение -

непрерывное и хаотическое

движение макроскопических частиц, взвешенных в жид­

кости или газе. Впервые его наблюдал английский

ник Р. Броун в

бота­

1827 г., когда изучал в микроскоп движе­

ние спор растений, находящихся на поверхности жидкости.

Частицы двигались беспорядочно (хаотически) и безоста­ новочно (непрерывно). Объяснение этого опьпа можно дать только в рамках молекулярно-кинетических

представле­

Физика

.sc:JJJ

в оптике. Вавиловым и его учениками разработаны высоко­ экономичные

люминесцентные

люминесцентного

Под руководством

лампы,

анализа химического

развит

состава

особое свечение чистыIx жидкостей под действием гамма­ лучей, названное излучением Вавилова-Черенкова.

прозрачной среде с показателем прело мления

броуновскую частицу, вызывают её беспорядочное и без­ чувствительной к разнице в ударах вrшоть до одного уда­

Из­

лучение Вавилова-Черенкова возникает при движении за­

а молекула -

остановочное движение. Броуновская частица оказывается

выда­

ющееся открытие: его ученик П. А. Черенков обнаружил

ряженной частицы (например,

жение (беспорядочное и безостановочное) и, ударяясь о

вещества.

Вавилова было осуществлено

ний. Броуновская частица имеет размер порядка 10-6 м,

10-9 м. Молекулы совершают тепловое дви­

метод

тью

v > СФ

= с/n, где С -

электрона) в оптически

n со

скорос­

скорость света в вакууме, Сф ­

фазовая скорость света в рассматриваемой среде, которая

зависит от длины волны света (явление дисперсии). Излу­ чение Вавилова-Черенкова аналогично ударным волнам,

ра. Так как в мире молекул царит хаос, то предсказать,

возникающим при движении тел в воздухе со скоростя­

куда и с какой скоростью будет двигаться броуновская ча­

ми,

стица в результате взаимодействия с молекулами, невоз­

можно. По этим признакам броуновское движение назы­ вается также теrшовым. С увеличением температуры интен­

сивность броуновского движения возрастает. Броуновское движение

-

одно из доказательств существования и дви­

жeHия молекул.

превышающими скорость звука в воздухе.

Ватерлиния

- красная линия на корпусе надводного

судна, отмечающая его наибольшую допустимую осадку, т. е. глубину, на которую судно может погружаться в воду.

Величина физическая выражает качественную и коли­ чecTBeHHyю характеристики измеряемого свойства или из­ меряемого признака предметов, процессов или состояний.

Все физические величины условно делятся на векторные

в

(имеющие направление) и скалярные (не имеюшие на­

Вавилов Сергей Иванович (1891-1951) -

советский

физик, основные работы которого относятся к физической оптике, в частности к люминесценции и изучению при­

роды света. Установил основные законы, управляющие энергетикой процесса люминесценции. В

1923

г. совместно

с В. л. Левшиным обнаружил первый нелинейный эффект

20

правления).

Скалярная физическая величина записывается как про­ изведение числового значения на единицу измерения. На­

пример, время

t = 1О

с.

Векторная физическая величина имеет модуль

(значение), например модуль скорости v = 10 м/с, 21

~

~IШ

~C

------------- Энциклопедический словарик школьника

направлениеи точку приложения. На чертеже вектор изоб­ ражают как направленный отрезок

ТРТ =Р

fji,=p

Вес

- сила, с которой тело вследствие при­

тяжения Земли действует на горизонтальную опору или верrnкальный подвес в инерциаль­

ной системе отсчёта (ИСО).

В ИСО (см. рисунок) вес Р тела равен силе тяжести

FT

и пропорциоиален массе т тела:

р= ~ где

g-

= mg,

Физика

~JJ

лове ка земных условиях вещества, как правило,

В неинерциальной системе отсчёта (НСО) понятие веса или меньше силы тяжесrn в зависимости от характера дви­

жения НСО (например, вес тела в лифте). Наконец, вес может быть вообще не связан с силой тяжести. Например, на орбитальной околоземной космической станции имеет место невесомость (р= О). Вся сила тяжести идёт на созда­ ние ускорения свободного падения. При вращении стан­

ции вокруг собственной оси у тел, находящихся на орби­

тальной станции, вес возникает вследствие действия на них центробежной силы инерции.

Весы - прибор дЛя измерения массы или веса тела. В инерциальной системе отсчёта Р = mg; поэтому, измерив массу т тела на рычажных весах, можно рассчитать его

вес Р. Пружинные весы могут измерять либо массу, либо вес, либо и то и другое, если снабдить их шкалами массы и веса.

Вещество - часть материи, состоящая из молекул, ато­ мов, ионов и элементарных частиц. В привычных для че­

22

на­

ходиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком

и газообразном. В космосе наиболее распространено чет­ вёртое состояние вешества

-

плазма. ПЛазма состоит из

ионов и электронов, атомов и молекул. Ионизация

-

про­

цесс отделения электронов от атомов и молекул газов. При этом атомы и молекулы превращаются в положительные

ионы. ПЛазма

-

состояние вещества, характеризующееся

его высокой ионизацией. Степень ионизации плазмы (а) определяется по формуле

а= :',

ускорение свободного падения.

становится более сложным. В НСО вес может быть больше

MOryr

где

n, -

концентрация заряженных частиц,

n-

полная

концентрация частиц.

В ионосфере наблюдается слабоионизированная плазма

(а""

10-3). В звёздах находится полностью ионизированная плазма (а"" 1). Искусственно плазма создаётся в газовых разрядах,

которые

широко

используются

в технике.

Плазма состоит из нейтральных и электрически заря­ жeHHыx частиц. В целом плазма электрически нейтральна и обладает большой электропроводностью.

Например,

ионосфера существенно влияет на распространение элек­

тромагнитных волн вблизи поверхности Земли, а также на распространение

корпускулярного

и электромагнитного

излучений Солнца и космоса. В нейтронных звёздах вещество состоит из нейтронов. В макромире,

в котором мы живём, различия между

веществом и полем являются фундаментальными.

В мик­

ромире эти различия стираются. Например: электрон и по­

фотона зитрон

частицы вещества, сталкиваясь, по рождают два

частицы электромагнитного поля. Каждая час­

тица микромира обладает свойствами не только частицы,

23

~ulJ

Энциклопедический словарик школьника

но и волны. Например, можно наблюдать дифракцию элек­ тронов.

~ulJ

на размеры животных и способы их передвижения. Грави­ тационное взаимодействие определяет поведение планет в

Взаимодействие тел -

физический процесс, в ходе ко­

торого меняются скорости тел. В классической физике (ос­

нованной на законах Ньютона) отношение ускорений вза­ имодействующих тел равно обратному отношению масс тел и не зависит от характера взаимодействия тел (удар,

взаимодействие через пружину и т. д.):

импульса, энергии и т. д. В релятивистском смысле.

изучаемые в современной физике, сводятся к четырём

г. создана теория, объединяющая электро­

магнитное и слабое взаимодействия):

дома ста­

стенами, тяжёлые баллистические

ракеты стартуют вертикально

и т. д.

взаимодействию сводятся непо­

химические силы, силы трения и т. Д. Электромагнитное взаимодействие

определяет поведение частиц микромира:

атомов в молекуле, электронов в атоме. Движение плазмы в недрах звёзд, их взрывы и образование газовых туман­ HocTeй приводят к появлению мощных электромагнитных

лескопами. Человек широко использует электромагнитное взаимодействие в технике: электрические машины и элек­ трические

сети,

радио,

телевидение,

компьютеры,

сред­

ства связи и т. Д.

ментарных частиц вещества. Благодаря сильному взаимо­

электромагнитное;

действию устойчивы ядра атомов, а следовательно,

и аlО­

мы.

Гравитационное взаимодействие осушествляется меж­

ду всеми телами и частицами

и становится

СуШественным

в макромире (на Земле), если масса одного из взаимодей­ ствующих тел является

5,976· 1024

вят с вертикальными

и технике:

Сильное и слабое взаимодействия проявляются для эле­

1) гравитационное;

Земли равна

в строительстве

полей и излучений, которые фиксируются наземными те­

Взаимодействия фундаментальные. Все взаимодействия,

слабое.

гравитация

ключением гравитации): упругие, вязкие, молекулярные,

описания взаимодействия тел вводят законы сохранения

4)

тывается

средственно воспринимаемые нами силы природы (за ис­

ml

физике масса не является постоянной величиной, и для

сильное;

лактике, т. е. поведение тел в мегамире (в космосе). Учи­

а2

рой взаимодействия тел является сила. В релятивистской

2) 3)

жение звёзд в Галактике, движение Галактик в Метага­

!i= m2 тие инертной массы тела (см. Масса). Количественнойме­

1967

Солнечной системе, образование и эволюцию звёзд, дви­

К электромагнитному

Соотношения взаимодействия позволяют ввести поня­

типам (в

Физuка

космической

(например,

масса

кг). Гравитация Земли сушествен­

но влияет на животный

и растительный

24

мир, например

Сильное и слабое взаимодействия проявляются в ядер­ ных

реакциях,

когда

при

столкновении

ядер

атомов

друг

с другом или с элементарными частицами образуются но­ вые

частицы

-

продукты реакции,

а также

в реакциях

между элементарными частицами.

Элементарные частицы

-

субатомные частицы, не де­

лимые методами современной физики (их более

25

400).

Не­

~J]

Энциклопедический словарик школьника

делимость не означает отсугствия

Например, протон состоит из

3

внугренней структуры.

кварков, которые MOгyr

~IШ

Физика - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~O точка А движется по винтовой линии 2). При этом образующий

находиться только в связанном друг с другом виде. Опы­

профиль

ты на ускорителях показывают, что все элементарные ча­

но вдоль оси цилиндра с посто­

стицы превращаются друг в друга и большая их часть не­

ЯННОЙ скоростью и вращается

стабильна.

вокруг оси цилиндра с постоян­

1 движется

поступатель­

Элементарные частицы делятся на три группы:

НОЙ угловой скоростью. Винт или резьбу на цилиндриче­

1.

ской поверхности можно получить на токарно-винторез­

Лептоны (лёгкие частицы, которые участвуют в сла­

бом, но не участвуют в сильном взаимодействии).

2.

ном станке пугём съёма лишнего материала токарным рез­

Адроны (тяжёлые частицы, которые участвуют как в

сильном, так и в слабом взаимодействии).

3.

-

Частицы

витон

-

винтовых впадин.

кванты полей, осуществляющие взаимо­

действия. Например: фотон

поля; 1t-мезон

-

квант электромагнитного

квант ядерного поля; гипотетический гра­

-

цом, т. е. винтовые выступы получаются при образовании

квант гравитационного поля.

Водоизмещение судна

- вес воды, вытесненный над­

водным судном при погружении до ватерлинии и равный силе тяжести судна с грузом.

В гравитационном взаимодействии участвуют все эле­ ментарные частицы, но для энергий, доступных современ­

Воздухоплавание -

способ передвижения тел в возду­

ной физике, оно меньше сильного взаимодействия в 1038

хе, когда сила тяжести уравновешивается выталкивающей

раз. В электромагнитном взаимодействии участвуют час­

силой, действующей на тело со стороны воздуха. Полёт на

тицы, имеющие электрический заряд. Слабое взаимодей­

воздушном шаре является управляемым по высоте (за счёт

ствие проявляется на расстояниях порядка

подогрева воздуха в оболочке шара газовой горелкой) и

10-17 М (силь­ ное - порядка 10-15 м), и оно слабее сильного в 1010 раз.

неуправляемым в горизонтальном направлении. У дири­

Сильное и слабое взаимодействия

а

жабля имеются двигатель и связанный с

на лю­

ним движитель (винт), поэтому полёт В го­

гравитационное

близкодействующие,

и электромаmитное

проявляются

бых расстояниях.

ризонтальном направлении у него управ­

ляемый.

ВИНТ -

простой механизм (разновидность наклонной

Воздушный шар состоит из оболочки,

плоскости), приспособление для преобразования силы.

корзины и связывающих их системы ка­

Используют для получения выигрыша в силе. Винтовой

натов, а также газовой горелки, балласта

выступ получается на цилиндрической (см. рисунок) или

и т. д. Если архимедова выталкивающая

конической поверхности, если каждая точка образующе­

сила

го профиля

нок), ТО воздушный шар поднимается

1

движется по винтовой линии (например,

26

FA больше силы тяжести FT 27

(см. рису­

~ш ~C

------------- Энциклопедический словарик школьника

вверх. Если ЕА = Если ЕА

Волна

< Ет , -

Fp

то шар зависает на некоторой высоте.

то шар опускается вниз.

-

внешние тела, вызьmа­

ющие колебания точек среды или поля. Продольная вол­

-

волна, в которой колебания точек среды или поля

чало учению об электрическом токе.

Вольтметр

го напряжения и (или) действу­ ющего

происходят в направлении распространения волны (напри­

мер, звуковые волны в твёрдых телах, жидкостях или га­

тока.

-

волна, в которой колебания то­

чек среды или поля происходят в плоскостях,

перпенди­

кулярных направлению распространения волны (например, волны на струне, на мелкой воде, волны сдвига в твёр­ дых телах, электромагнитные волны).

значения

напряжения

волны, испускаемые когерентны­

ми источниками волн. Два источника волн называют ко­ герентными, если они совершают колебания с одинако­

вой частотой, с постоянной разностью фаз и одинаковой поляризацией (для поперечных волн).

Вольта Алесеандро (1745-1827) -

Правила работы с вольтметром аналогичны правилам работы с амперметром. Поэтому отметим

один из основателей учения об электрическом токе. Изоб­ рёл электрофор, конденсатор, чувствительный соломен­ ный электроскоп с конденсатором, водородную лампу, эв­

диометр. Взяв за основу опыты итальянского учёного Лу­ иджи Гальвани

(1737-1798),

Вольта занялся вопросом

возбуждения электричества соприкосновением разнород­ ных тел. Эти исследования 3акончились созданием «воль­ тового столба», который состоял из медных кружочков, кружочков из сукна, пропитанных электролитом, и цин­

ковых кружочков. «Вольтов столб»

28

-

первый источник

v

)'+

только два различия:

1) вольтметр

имеет большое со­

поэтому

непосредственно

его можно

подключать

v\

I

к

источнику тока (т. е. без нагрузки),

Рис. 2

если ЭДС источника тока не больше ИтаХ -

предела изме­

рения вольтметра. Таким способом измеряют ЭДС источ­ ника тока (рис.

2)

итальянский физик,

электрическо­

гармонического

РиС.l

противление,

Волны KOгepelfГНыe -

+

прибор для изме­

-

рения постоянного электрическо­

го

зах). Поперечная волна

~Jj

постоянного тока. Этим изобретением Вольта положил на­

процесс распространения колебаний в веще­

стве или поле. Источники волн на

Физика

1);

вольтметр включают в электрическую

лельно нагрузке (рис.

Ворот

-

2).

простой механизм,

5 3

разновидность рычага. Состоит

L

из барабана

7ТТТ

рукоятки

1,

оси

цепь парал­

2,

опор

3

и

L

3

4.

Позволяет получить выигрыш

в силе в

rJr(

раз.

Вращая рукоятку щью верёвки

5,

4,

можно поднимать груз

намотанной на барабан

ной к нему.

29

1

6

с помо­

и прикреплён­

~IШ

~~

Энциклопедический словарик школьника

Высота звУка

-- субъективное

звуковое ощущение, свя­

занное с объективной физической величиной

--

частотой.

Фuзuка

~Jjj

вёл анализ систем Коперника и Птолемея. Преследовался инквизицией за поддержку учения Коперника.

Чем больше частота колебаний, тем больше высота звука.

Галилей

--

основатель динамики. Открыл закон инер­

ции, принцип относительности и закон сложения движе­

Высотомер -- прибор, позволяющий определять высоту подъёма над поверхностью Земли. Изготавливается на ос­

ний и применил их к решению практическихзадач. Впер­ вые применил научный метод познания в естественных

нове барометра-анероида,шкала которого градуируется в

науках

метрах.

нове этих измерений открыл, например, закон свободно­

--

начал измерять физические величины и на ос­

го падения тел. От метода наблюдений, характерного для древних и средневековыхучёных, перешёл к эксперимен­

г Галилей Галилео

(1564--1642) -- итальянский физик,

ту.

Гальванометр -- прибор для обнаружения малых токов.

механик и астроном, один из основателей естествознания,

Гамма-частицы -- фотоны высоких энергий, испуска­

поэт, филолог и критик. Изобрёл гидростатическиевесы. Исследовал центры тя­

емые возбуждённымиядрами. Если ядро поглощаету-квант,

жести некоторыхтел. В работе «Диалог о движении» высту­

то оно переходит в возбуждённое состояние и может ис­

пил с критикой Аристотеля. Провёл статические исследо­

пустить у-квант той же энергии (частоты), которую по­

вания машин на основе принципа равновесия. В работах

глотило. у-кванты появляются как продукты ядерных ре­

по динамике Галилей рассмотрел следующие вопросы: о

акций, в частности радиоактивногораспада, и в реакциях

свободном падении тел; движение по наклонной плоско­

между элементарнымичастицами. Компактнымиисточни­

сти; движение тела, брошенного под углом к горизонту;

ками у-излучения являются радиоактивные изотопы, в

об изохронизме колебаний маятника; закон сохранения

частности ~~Co. Ядерные реакторы являются мощными

энергии. Впервые измерил массу воздуха и рассчитал его

источниками у-излучения.

IUютность. В

1609

г. Галилей на основе зрительной трубы,

изобретённой в Голландии, построил первый телескоп с трёхкратным увеличением,

а затем с 32-кратным увели­

чением. С помощью телескопа открьm горы и кратеры на Луне, четыре спутника Юпитера, установил, что Млеч­

у-излучение используется:

• •

в медицине для лечения рака;

в технике для обнаружения дефектов отливок, свар­

ных швов, трещин (у-дефектоскопия);

•в

биологии и сельском хозяйстве для увеличения всхо­

ный Путь состоит из огромного количества звёзд, обна­

жести семян, повышения урожайности, получения мутан­

ружил фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солн­

тов с ценными свойствами, для борьбы с вредителями и

ца. В книге «Диалог О двух главнейших системах мира» про­

для консервирования

30

продуктов.

3]

~Jj

Энциклопедический словарик школьника

Генератор

-

устройство, преобразующее тот или иной

вид энергии в электрическую энергию. В зависимости от вида энергии, преобразуемой в электрическую, генерато­ ры делятся на:

•

механические (электрофорная машина, индукцион­

Hый генератор);

• • •

Физика

~alj

Так, для Братской гидроэлектростанции (ГЭС)

N

= 24,

n

= 2,083

v = 50 Гц,

об/с.

Герц Генрих (1857-1894) - немецкий физик. Экспери­ ментально доказал существование электромагнитных волн и тождественность электромагнитных и

световых волн,

тепловые (термопара, или термоэлемент);

справедливость теории электромагнитного поля и элект­

световые (фотоэлемент);

ромагнитной теории света. Записал уравнение Максвема

химические (гальванический элемент, аккумулятор).

в современной форме, открыл внешний фотоэффект.

Генератор переменного электрического тока

- генера­

Гипотеза

-

предположение, которое в физике прове­

тор, преобразующий механическую энергию в электриче­

ряется на опыте. Так, гипотезу о том, что вещество состо­

скую с использованием явления электромагнитной ин­

ит из молекул, подтвердили опыты по явлениям диффу­

дукции. Ротор генератора является индуктором, т. е. в нём

зии, броуновского движения, смачиваемости, фотографии

создаётся постоянное магнитное поле с помощью элект­

молекул и т. д.

ромагнитов. Для быстроходных генераторов применяют одну пару полюсов, для тихоходных

-

до двух десятков и

Гипотеза, подтверждённая на опыте, становится науч­ ным фактом и является основанием научной теории. Так,

больше. Ток к обмоткам электромагнитов подводится че­

гипотеза о том, что вещество состоит из молекул, превра­

рез клеммы, щётки и контактные кольца. В обмотках ста­

тилась в три положения о строении вещества:

тора, который является якорем, образуется напряжение

индукции с действующим значением порядка

20

кВ. Ге­

1.

Вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, мо­

лекул и ионов).

нератор включается в качестве механической нагрузки для

2.

паровой или гидравлической турбины. Ротор быстроходной

З. Частицы взаимодействуют.

паровой турбины вращается с частотой

Эти положения легли в основу молекулярно-кинетиче­

50

об/с, что при

одной паре полюсов на роторе генератора обеспечивает ча­

стоту гармонического тока, равную ной гидравлической с ней в паре, частота

щения

n

50

Гц. Для тихоход­

турбины и генератора, работающего

v

Частицы двигаются беспорядочно и безостановочно.

ской теории, или молекулярной физики.

Исходя из этих положений, можно объяснить тепловые явления.

гармонического тока, частота вра­

ротора генератора и число

связаны формулой

N

пар полюсов ротора

Глаз человека имеет почти шарообразную форму. Он защищён плотной оболочкой

v

= N·n. 32

склеры (роговая оболочка

-

склерой. Передняя часть

1) прозрачна. За роговой обо­

лочкой расположена радужная оболочка

33

7,

определяющая

~

Энциклопедический словарик школьника

цвет глаз. Между роговой оболоч­

1

2

кой

1и

радужной оболочкой

7 на­

Физика

~LlJI

Грузоподъёмность судна

- разность водоизмещения и

веса судна.

ходится водянистая жидкость З. в радужной оболочке имеется отвер­ стие

-

д

зрачок, диаметр которого

может изменяться в зависимости от

освещения от

2 до 8 мм.

Хрусталик

2-

собирающая лин­

ДаВJIение -

скалярная физическая величина,

за, способная менять свою кривизну за счёт сокращения

которая

мышц

мального давления действует на единицу IUюща-

4.

Стекловидное тело

6 заканчивается

сетчаткой

5­

разветвлённым окончанием глазного нерва, на которой

показывает,

какое

значение

силы

нор-

'9r _

F

ди поверхности опоры:

получается перевёрнутое уменьшенное изображение пред­

F p=s,

мета. Мозг корректирует это изображение, и мы видим его

неперевёрнутым. Способность глаза приспосабливаться к

где р

видению как на близком, так и на дальнем расстоянии

ного давления (сила, перпендикулярная поверхности опо­

называется аккомодацией. Расстояние наилучшего зрения

ры);

-

S-

давление;

F-

модуль (значение) силы нормаль­

площадь поверхности опоры.

(детали предмета можно рассматривать без напряжения) у нормального глаза составляет

25

см. Благодаря двум гла­

зам мы видим мир объёмным, а не плоским.

ДаВJIение атмосферное

- давление воздуха атмосферы

на поверхности Земли, в шахте или на некоторой высоте над поверхностью Земли. Атмосферное давление обуслов­

Гравитационная постоянная

важнейшая физическая

лено действием верхних слоёв воздуха на нижние из-за

константа, определяюшая характер взаимодействия между

притяжения Земли, т. е. это давление веса столба воздуха.

-

макроскопическими телами. Входит в формулу закона все­

Атмосфера простирается на высоту нескольких тысяч ки­

мирного тяготения Ньютона и равна 6,67·10-11 Н· M2jкr2.

лометров. Чёткой границы с космосом не имеет. Атмосфер­

Гравитационная постоянная показывает, что два однород­

ное давление зависит от высоты подъёма: на высоте

ных шара массой по

атмосферное давление в

1 кг,

находящиеся на расстоянии

1 м,

2

5,5

км

раза меньше атмосферного дав­

притягиваются друг к другу с очень малыми силами

ления на уровне моря. При подъёме (опускании) на

6,67·10-11 Н.

вблизи поверхности Земли атмосферное давление умень­

шается (увеличивается) на

Громкость звУка

-

субъективное звуковое ощушение,

связанное с объективной физической величиной

1 мм

12

м

рт. СТ. При больших высо­

тах подъёма зависимость атмосферного давления от высо­

амп­

ты подъёма становится нелинейной. Действие атмосфер­

литудой колебаний. Чем больше амплитуда колебаний, тем

ного давления обнаруживается в опыте Торричелли, при

больше громкость звука.

работе поршневых водяных насосов, теоретическая глубина

34

-

35

~iilJI

Энциклопедический словарик школьника

всасывания которых не может превышать

10,3

м, в опыте

со стеклянным колпаком, образующим одно целое с под­

tJj

~

Физика

.......

границы раздела жидкость-воздух до некоторой точки М

внутри жидкости (см. рисунок).

ставкой, когда откачивают вакуумным насосом воздух из­

Дальнозоркость

под колпака, и т. д.

Давление атмосферное нормальное

101 325

Па (или

Давление газа

760

-

давление, равное

мм рт. ст.) при температуре О ос.

оптической системы глаза при ненапряжённых глазных

мышцах лежит не на сетчатке, а за сетчаткой глаза. Разни­

ца в расположении фокуса относительно сетчатки даже в

давление, создаваемое молекулами газа

-

- дефект зрения, при котором фокус

пределах

1

мм уже может приводить к дальнозоркости.

Люди, имеющие в молодости нормальное зрение, в по­

при ударах о стенки сосуда. Давление газа зависит от рода

жилом возрасте становятся дальнозоркими. Устраняют

газа, его температуры и массы, от объёма сосуда.

дальнозоркость применением очков с выпуклыми линза­

РП

'.

I

I

\

~

ление жидкости Р,

Давление жидкости - давле­ ние, которое производит жид­

ми, увеличивающими оптическую силу глаза. Использу­ ются также контактные линзы и коррекция зрения путём оперативного вмешательства с применением лазеров.

кость на стенки и дно сосуда, а также

на тела,

находящиеся

в

жидкости. Различают полное дав­

весовое,

Двигатель -

техническое устройство, в котором энер­

гия различных видов преобразуется в кинетическую энер­

или внутреннее, давление

гию подвижных частей двигателя или реактивной струи,

жидкости рв (обусловлено действием веса верхних слоёв

которые используются для совершения раБотыI. В зависи­

жидкости на нижние) и поршневое, или внешнее, давле­ ние Р

п

(обусловлено действием на жидкость других тел

­

газов, жидкостей или твёрдых тел). Полное давление жид­ кости определяется по формуле

Р = Рп

+ Рв '

редаётся без изменений во все точки жидкости (закон Паскаля). Давление Р в можно рассчитать по формуле

-

падения,

h -

g -

Двигатель ветряной -

двигатель, в котором энергия

ветра преобразуется в кинетическую энергию ротора и ис­ ма воды в водонапорные башни, для получения электро­

ускорение свободного

высота столба жидкости, отсчитываемая от

36

зуется за счёт реактивной струи.

пользуется для совершения работы, например, для подъё­

= pgh,

плотность жидкости,

В зависимости от конструкции подвижных частей дви­ ракетные. В реактивных и ракетных двигателях тяга обра­

соте столба жидкости. Давление Рп (давление воздуха) пе­

где р

электрические, гидравлические, ветряные, тепловые и т. д.

гатели делятся на поршневые, турбинные, реактивные и

На рисунке показаны распределения давлений по вы­

Рв

мости от вида используемой энергии двигатели бывают:

энергии и т. д. Воздушные массы воздействуют на лопасти крыльев ветряного двигателя,

37

вызывая вращение ротора,

~1L1JI

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~JJI

которое передаётся механизмам, совершающим работу,

вешенность (два поршня идут вверх и два

через систему передач.

ся создать такие условия работы, когда рабочие ходы раз­

-

вниз) и удаёт­

личных цилиндров непрерывно сменяют друг друга в те­

Двигатель BнfrpeHHeгo сгорания (две)

-

двигатель, в

чение

4 тактов, т.

е. непрерывно совершается работа расши­

котором энергия топлива преобразуется в кинетическую

рения продуктов сгорания. ДВС требуют для своей работы

энергию его подвижных частей (поршень, шатун, колен­

систему подготовки бензино-воздушной смеси (карбюра­

чатый вал, маховик). Крайние положения поршня две

­

тор) и систему зажигания (свечи и электрические схемы

это верхняя мёртвая точка (ВМТ, при этом рабочий объём

высоковольтного питания свечей), что снижает надёжность

цилиндра минимален) и нижняя мёртвая точка (НМТ).

две и его КПД

При движении из ВМТ в НМТ или наоборот поршень со­

гого. В цилиндр здесь поступает воздух, который можно су­

вершает ход за время, называемое тактом. В технике ши­

щественно

роко используются четырёхтактные две, т. е. их цикл со­

распьmительные форсунки в конце второго такта и само­

вершается за следующие четыре такта:

воспламеняется. Это позволяет увеличить надёжность, сни­

1.

Впуск. Поршень движется из ВМТ в НМТ. При этом

впускной клапан открыт и бензино-воздушная

(25 %).

Дизель не требует ни того, ни дру­

сжать; дизельное топливо впрыскивается

зить требования к топливу и повысить КПД дО

через

40 %.

смесь из

карбюратора поступает в рабочий объём цилиндра под дей­

Двигатель гидравлИческий

- двигатель, в котором энер­

ствием разности атмосферного давления и давления раз­

гия воды преобразуется в кинетическую энергию подвиж­

режения в рабочем цилиндре. В конце такта впускной кла­

ных частей двигателя. Наиболее совершенные гидравличе­

пан

ские двигатели

2.

закрывается.

Сжатие. Поршень движется из НМТ в ВМТ и сжима­

-

гидравлические турбины, в которых энер­

гия воды превращается в кинетическую энергию ротора

смесь, при этом клапаны закры­

турбины (колесо с лопастями). Ротор гидравлической тур­

ты. В конце такта срабатывает электрическая свеча и искра

бины вращает ротор мощного индукционного генерато­

воспламеняет

ра, который вырабатывает (благодаря явлению электромаг­

ет бензино-воздушную

3.

смесь.

Рабочий ход. Продукты сгорания с высокой темпера­

турой и большим давлением совершают работу расшире­ ния,

увеличивая

кинетическую

энергию

подвижных

час­

ющим значением порядка

20

кВ.

Простейшим гидравлическим двигателем является гид­ равлический цилиндр с поршнем и штоком. В нём энер­

тей двигателя.

4.

нитной индyкuии) гармоническое напряжение с действу­

Выпуск. Открывается выпускной клапан, и продукты

сгорания через систему труб и глушителей выбрасываются

гия жидкости преобразуется движения

поршня

в энергию поступательного

и штока.

в атмосферу.

В легковых автомобилях часто используют четырёхци­

Двигатель тепловой

- двигатель, в котором внутрен­

линдровые две в таком двигателе уменьшается неуравно­

Hяя энергия рабочего тела преобразуется в кинетическую

38

39

~ulJI

ЭнциlUlоnедический словарик школьника

Физика

~..n

энергию его ПОДВИЖНЫХ частей или в кинетическую энер­

туры средняя скорость движения увеличивается. Отсюда и

гию реактивной струи. Различают следующие типы тепло­

свойства газов: легко сжимаются, не имеют собственного

ВЫХ двигателей: паровая машина, ДВС, дизель, паровая и

объёма и формы, невидимы. У жидкостей молекулы упа­

газовая турбины, реактивный и ракетный двигатели.

кованы плотно, поэтому молекулы колеблются около по­ ложения равновесия в течение времени оседлой жизни, а

Движение механическое -

изменение положения тела

затем совершают перескоки и снова колеблются около но­ вых положений равновесия. При приложении нагрузки

относительно других тел с течением времени.

Движение точки называется криволинейным, если тра­

число перескоков не меняется, а изменяется лишь их на­

ектория точки представляет собой кривую, и прямолиней­

правление: большинство перескоков происходят в направ­

ным, если

прямую. При движении точки по прямой в

лении действия нагрузки. Этим объясняется текучесть жид­

средней школе рассматривают следующие классы движе­

кости, её малая сжимаемость и отсутствие собственной

ний: равномерное, равнопеременное (равноускоренное и

формы, видимость. Плотность твёрдого состояния веще­

равнозамедленное ) и колебательное. Из криволинейных

ства, как правило, ещё выше, чем у жидкостей. К тому же

движений точки в средней школе рассматривается только

здесь нет перескоков, поэтому твёрдое тело сопротивля­

равномерное движение точки по окружности.

ется сдвигу и имеет не только собственный объём, но и

-

собственную форму. Твёрдое тело трудно сжать, растянуть,

Движение тепловое - хаотичное и непрерывное движе­

оно видимое.

ние молекул, атомов и элементарных частиц, из которых

состоит вещество. При тепловом движении молекул не

Действующее значение электрического напряжения

возникают макроскопические переносы вещества, так как

гармонического тока. Электрическое напряжение и гармо­

молекулы перемещаются хаотически в разные стороны и

нического тока изменяется по закону

и = иm

эти перемещения компенсируют друг друга. В тепловом

движении участвует огромное число частиц (ансамбль ча­

стиц). В

3

1 см воды, например, насчитывается 3,34· 1022

молекул. Характер теплового движения зависит от агрегат­ ного состояния вещества. У газов молекулы располагаются далеко друг от друга в сравнении

с размерами

молекул

и

взаимодействуют друг с другом редко и только при стол­

KHoBeHияx. Двигаются молекулы газов с большими ско­ ростями (молекула водорода со скоростью

1800

м/с при

комнатных условиях). Средняя скорость движения моле­

где и -

m

sin(rot + <Ро),

амплитуда электрического напряжения;

лическая частота колебаний; t -

фаза колебаний; <1>

= ro! + <1>0

Циклическая частота

ro

-

время; <1>0 -

ro -

цик­

начальная

фаза колебаний.

колебаний связана с частотой V

колебаний формулой

ro = 2п· У. Действующее значение электрического напряжения гар­

монического тока определяется по формуле

кул связана с температурой газа. С увеличением темпера­

и=].

40

41

~LlJ

Энциклопедический словарик школьника

Действующее значение силы гармонического тока мож­

но вычислить по формуле

~.n

понятие «центр качания». Сформулировал

7

правил удара.

Более поздние исследования (Гюйгенс, Ньютон) показа­

1 - 1т

ли, что верно только первое правило. Дал систему «меха­

- J2'

нической философии», по которой все явления можно бьmо

Именно эти значения измеряют вольтметр и амперметр гармонического

Физика

тока.

объяснить механическими движениями. Благодаря этой фи­ лософии сформировалась теоретическая механика

-

цен­

Средняя за период колебаний моЩность Р, потребляе­

тральная наука эпохи (начиная с ХУН в.). Заменил сред­

мая нагрузкой из сети гармонического тока, определяется

невековую картину мира другой, во многом фантастиче­

по формуле

ской. Философия Декарта и его последователей сменила р=

U·l.

учение Аристотеля. Распространил закон инерции на пря­

Дейтерий - изотоп водорода, ядро дейтерия

rН состо­

молинейное движение (у Галилея формулировка бьmа для

кругового движения). Философия Декарта была образцом

ит из одного протона и одного нейтрона. Вокруг ядра дви­

для Ньютона при построении им своей механики. С дру­

гается электрон. дейтерий, как и протий, вступает в хи­

гой стороны, Ньютон бьm беспощадным критиком невер­

MичecKиe связи и образует такие же химические соедине­

HbIX положений Декарта в физике. У Декарта встречаются

ния, т. е. химически они неразличимы. Однако физические

начатки третьего закона Ньютона. Ньютон не принимал

свойства этих соединений различны. Например: протий

некоторые положения учения Декарта по теологическим

образует обычную воду (Н 2 О), а дейтерий

соображениям.

- тяжёлую воду

(О 2 О), плотность которой на 11 % выше плотности обыч­

ной воды. Если в химическое соединение вступает радио­

Деление Ядер урана - явление, открьпое немецкими фи­

активный изотоп, то радиоактивным становится и его хи­

зиками О. Ганом и Ф. Штрасманом в

мическое соединение. На этом свойстве основано приме­

изотопа урана 2~~ U при его взаимодействии с нейтроном бn может происходить с образованием различных оскол­

нение метода меченых атомов в биологии и медицине.

Декарт Рене (1596-1650) -

французский математик,

философ, физик и физиолог.

Автор метода координат в математике. Заложил основы

ков, например ядер бария 1~~Ba и криптона ~~Kr:

235U + ОI n 92

= 106

(1 МэВ

ции, ввёл многие алгебраические обозначения.

трон-вольт)

В физике ввёл понятие количества движения (импульс количества движения. В «Началах философии»

42

(1644 г.)

ввёл

~ 145Ва 56

+ 36 88Kr + 3 ОI n .

Энергетический выход этой реакции равен

аналитической геометрии, дал понятие переменной функ­

тела) и импульса силы. Постулировал закон сохранения

1938 г. Деление ядер

-

эВ, 1 эВ

= 1,6· 10-19

200

МэВ

Дж). 1 эВ (один элек­

единица энергии, применяемая в кванто­

вой физике. Энергетический выход

!1Ek

ядерной реакции равен сум­

ме кинетических энергий продуктов реакции минус сум­

43

~1I1JJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~Jj

ма кинетических энерrnй искомых ядер и частиц. Из зако­

где дm - дефект массы, с

на сохранения релятивистской энергии следует формула

образовании ядра из нуклонов вьшелится точно такое же

значение энергии Есв .

tJ.Ek = -с2(Lm~i - Lmoi ),

L m~i ции; L moi где с

-

сумма масс покоя частиц и ядер после реак­

Дефектоскопия

-

обнаружение дефектов в литыIx дета­

сумма масс покоя частиц ~ ядер до реакции;

лях (трещины, раковины), в сварных швах, рельсах и т. д.

скорость света в вакууме. Через энергии связи энерге­

Для выполнения дефектоскопии используют ультразвук,

тический выход можно записать в виде

L E~Bi -

рентгеновские лучи и гамма-излучение.

= L E~Bi - L EcBi ,

tJ.Ek где

- скорость света в вакууме. При

Деформация

сумма энергий связи ядер и частиц после ядер­

ной реакции;

L ECBi -

сумма энерrnй связи ядер и частиц

-

изменение взаимного расположения ча­

стиц твёрдого тела в результате внешних силовых и тепло­

вых воздействий. Деформации приводят к изменению раз­ меров и объёма твёрдого тела, которое, как правило, со­

до реакции.

Фундаментальный факт

-

испускание трёх нейтронов

­

провождается изменением его формы.

позволяет использовать на практике реакцию деления ура­

Деформации бывают упругими и пластическими. Упру­

на, которая называется цепной, т. к. один нейтрон вызы­

гие деформации пропадают после снятия нагрузки. Плас­

вает в ходе реакции появление трёх нейтронов, что вызы­

тические деформации снять полностью не удаётся. После

вает лавинообразное протекание реакций.

снятия нагрузки остаются остаточные деформации. Дефор­

Механизм деления ядра объясняется на основе капель­ ной модели ядра. В невозбуждённом состоянии ядро под

мации бывают простые (сжатие, растяжение, сдвиг) и сложные (изгиб, кручение).

действием ядерных сил приобретает форму шара. Погло­ тив нейтрон, ядро начинает деформироваться, обретая фор­

n -

му гантели (см. рисунок). Ядро разделится на

е--: О

две час:и, когда кулоновская сила отталки­

_

вания

-

::..ооil

FK

станет больше ядерной силы при­

тяжения Ё' д ~ разорвётся тонкий перешеек, соединяющии две части ядра.

Джоуль

-

единица энергии, или работы, или количе­

ства теплоты в СИ. Работа в силой в

1Н

1 Дж совершается постоянной на перемещении в 1 м, если направление силы

и направление перемещения совпадают.

Джоуль Джеймс Прескотr

(1818-1889) -

английский

физик. Обосновал на опыте закон сохранения энергии.

Дефект массы

- разность суммы масс нуклонов и мас­

Установил закон, определяющий тепловое действие элек­

сы ядра. При разложении ядра на нуклоны ядру нужно со­

трического тока (закон Джоуля-Ленца). Вычислил скорость

общить энергию связи:

движения молекул газа, установил её зависимость от тем­

Есв

= с дm, 2

44

пературы, открыл явление магнитострикции.

45

~

Энциклопедический словарик школьника

Динамометр

- при бор для измерения силы. Действие

основано на сравнении упругой силы пружины С силой

Физика

~Jj

л= и· Т= и/у,

где Т и

v-

период и частота колебаний.

любой природы. Для градуировки динамометра нужно ис­ пользовать известные силы, например вес грузов извест­

рующего излучения поглощается единицей массы т облу­

- явление огибания волнами препятствиЙ.

чаемого вещества:

Е

Проявляется, когда длина волны л близка к размерам

1 препятствия,

т. е. л ~

1.

Например, в густом лесу мы

не видим приятеля, находящегося близко, т. к. длина вол­ ны света Лев значительно

(Лев

«

l).

скалярная физическая

-

величина, которая показывает, какая энергия Е ионизи­

ной массы.

Дифракция

Доза излучения поглощённая

меньше диаметров деревьев

Звук же от приятеля мы слышим, т. к. длина зву­

ковой волны на некоторых частотах близка к диаметрам деревьев.

D=­

m' Единица поглощённой дозы излучения в СИ -

грэй

(Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг. Доза излучения эквивалентная

- скалярная физическая

величина Н, определяемая формулой

ДиффУзия - явление взаимного проникновения сопри­ касающихся веществ друг в друга. Происходит за счёт теп­

н=

D· К,

лового движения и взаимодействия молекул. В твёрдых те­

где

лах диффузия происходит очень медленно, в жидкостях

качества, который показывает, во сколько раз радиаци­

быстрее, а в газах

-

­

ещё быстрее. Чем выше температура

веществ, тем больше скорость диффузии. Процесс диффу­ зии широко используется в технике (пайка, сварка, це­ ментирование, азотирование и т. д.), диффузия важна для осуществления обмена веществ в растениях и у животных

k = ± 1, ±2, ...

2nk,

Длина волны Л и скорость волны и связаны

Единица эквивалентной дозы излучения в СИ -

46

зи­

верт (Зв).

= 1 Дж/кг. Е

Единицы Международной системы (СИ).

1.

Основные (определяются на основе соглашения или

опыта):

формулой

коэффициент

чения (при одинаковых поглощённых дозах).

точками волны, совершающими синфазные колебания. Две

литуды, частоты и постоянная разность фаз, равная

-

ного вида излучения больше, чем от воздействия у-излу­

- расстояние между двумя ближайшими

точки колеблются синфазно, если у них одинаковые амп­

поглощённая доза излучения; К

онная опасность от воздействия на живой организм дан­

1 Зв

(в лёгких, кишечнике и т. д.)

Длина волны

D-

47

~dII

Энциклопедический словарик школьника

Продолжение таблицы

наименование

обозначение

метр

м

Длина Масса

килограмм

кг

Время

секунда

с

ампер

А

тока

Величина

энергия,

количество

Термодинамическая кельвин

К

кандела

кд

Сила

темпераlYра

Сила света

Количество вещества

моль

Скорость Электрический заряд

Электриче-

ская ёмкость

Единиua

Величина

вание

ние

джоуль

Дж

другие

основные

единиuы

единиuы

СИ

СИ

м2

Н,м

. КГ.

с- 2

Плоский угол

м· кг

. с- 2

Н

-

м/с

-

М· с- I

кулон

кл

-

с· А

фарад

Ф

Кл/В

м- 2

вольт

В

Вт/А

м2

. кг . с- з . А-

ом

Ом

В/А

м2

. кг . с- з . А-2

Дж/кг

-

Дж/(кг, К)

-

ньютон метр в се кущу

Электриче-

обозначение

наименование

радиан

рад

стерадиан

ср

ское напря-

. кг- 1

• с 4 • А2

1

жение

Телесный угол

Электриче-

Производные (определяются на основе формул через

другие единицы):

ское сопротивление

Удельная Единиua обозначе-

вание

ние

Давление

паскаль

Па

Момент

ньютонметр

ватт

теплота сго-

Выражение через

наимено-

Н,м

Вт

другие

основные

единиuы

единиuы

СИ

СИ

Н/м 2

Дж/с

м- 1 • кг

. с- 2

м 2 . КГ. с- 2 м2

. кг

кубический

рания,

удельная

теплота

.

плавления,

метр

48

-

м- з , кг

м2

. с-2

грамм

плота паро-

образования джоуль

Удельная

кг/м З

джоуль

на кило-

удельная те-

с- з

килограмм на

Плотность

обозначе-

моль

2. Дополнительные:

Мощность

наимено-

теплоты

(абсолютная)

силы

Выражение через

Единиuа

Работа,

Сила электрического

Величина

~JJI

Единиuа

Величина

3.

Физика

теплоёмкость

на килограмм-

кельвин

49

м2

. с- 2 . К-I

~ш 'i3 ------------ Энциклопедический словарик школьника

Физика

~

Окончание таблицы Единица Величина

наимено­

обозначе­

вание

ние

другие

основные

единицы

единицы

СИ

СИ

метр

Ускорение

на секунду

м/с 2

-

Гц

-

м· с- 2

В квадрате

Частота

з

Выражение через

герц

с-

]

ж Жуковский Николай Егорович (1847-1921) - русский

учёный-механик, аэродинамик и гидродинамик. Основа­ тель московской научной школы аэродинамики и гидро­ динамики.

Внёс огромный вклад в различные направления в аэро­ динамике и в гидродинамике:

1. Теория струй. 2. Гидродинамика движения тел в воде с большими ско­ ростями.

3. Аэродинамика тел дозвуковых скоростей. 4. Гидродинамика решёток. 5. движение жидкостей и газов в пористых средах. 6. Гидравлика идеальной и вязкой ЖИдкостей. В 1903 г. под его руководством создана аэродинами­ ческая труба, в 1910 г. - аэродинамическая лаборато­

Закон Архимеда. На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталки­ вающая сила,

направленная

вертикально

вверх и равная весу жидкости (или газа) в

-~

~ .: 't..±JРА :::. ". ".. .. ".

.." .. '. "

: =..: . : '". .:

объёме, вытесненном твёрдым телом (см. рисунок, где

РА

-

выталкивающие силы).

'""

:."

РА ,

для РА И РА справедливы формулы

РА где Р Ж

-

падения;

= ржg V ,

РА

плотность жидкости,

V-

объём тела; У'

-

= ржg V ',

g -

ускорение свободного

объём части тела, погру­

жённой в жидкость. Выталкивающая сила есть равнодей­ ствующая сил давления, действующих на тело со стороны

жидкости. Равнодействующая сил внешнего, или порш­

невого, давления (см. Давление жидкости) в силу закона Паскаля равна нулю. Поэтому выталкивающая сила есть равнодействующая сил внутреннего, или весового, дав­ ления.

Закон справедлив на Земле в инерциальных системах отсчёта. На околоземной орбитальной станции, где царит невесомость, вьпалкивающей силы нет, т. к. нет весового

давления в жидкости. Если создать там «искусственную тяжесть»

(например, за счёт вращения или ускоренного

поступательного движения), то появится вьпалкивающая

сила. Причём направление выталкивающей силы будет за­ висеть от ускорения станции.

рия.

Выполнил исследования по механике твёрдого тела, те­ ории регулирования машин, выпустил учебник по теоре­ тической механике.

Закон всемирного тяготения Ньютона. Две неподвиж­ ные материальные точки притягиваются друг к другу с си­

лaMи' прямо пропорциональными произведению их масс

50

51

~Lll

Энциклопедический словарик школьника

и обратно ПРОпорциональными квад_ рату расстояния между ними.

М1

для сил Ёi и Ё2 взаимодействия

F.1

материальных точек М1 и М2 выпол­

HяюTcя третий закон Ньютона:

Физuка

~JJI

Закон всемирного тяготения спра­ вешIИВ в слабых гравитационных по­ лях и при малых скоростях движения

тел. Теория гравитации, в которой рас­ сматриваются силовые гравитацион­

ные поля, была создана Эйнштейном

Fi = -Р2

и называется общей теорией относи­

тельности. Её результаты широко используются в астро­

И закон всемирного тяготения:

физике и космологии (разделы астрономии). Из общей

Fi = Р2 = G ml ~2 , r где

ml , m2 -

массы материальных точек;

r-

(l )

теории относительности закон всемирного тяготения Нью­

расстояние

тона следует как частный случай для слабых гравитацион­

ных полей.

между ними; G - гравитационная постоянная. Уравнение О) справедЛИВО для:

• • •

Закон всемирного тяготения лежит в основе небесной механики

двух материальных точек;

-

науки о движении небесных тел. В

лийский астроном дж. Адамс, а в

материальной точки и слоисто-однородного шара;

1846

1845

г. анг­

г. французский аст­

роном У. Леверье на основании исследования возмущений

двух слоисто-однородных шаров.

В более общих случаях тела разбивают на малые части и применяют формулу О) к каждой такой части, а затем силы складывают с учётом направления.

Для определения силы тяготения Fтяр т. е. силы, с ко­

торой Земля действует на материальную точку А (см. ри­ СУНОК) , можно Использовать формулы

Урана вычислили орбиту и положение планеты, назван­ ной Нептуном, что явилось триумфом небесной механи­

ки. Обнаружил Нептун на небе по указанным координа­

там И. Галле в

1846

г.

В пределах Солнечной системы закон всемирного тяго­ тения не смог объяснить лишь два эффекта: смешение пе­ ригелия Меркурия и искривление лучей света от далёких

F

тяг

=GmM ,Т

_ GmMr R3

Fтяг -

где R - радиус Земли; r материальной точки; т

-

r ~R,

(2)

< 0_ r < R,

(3)

расстояние от центра Земли до масса материальной точки; М­

масса Земли. Формулы (2) и (3) получены в предположе­ нии, что Земля представляет собой однородный шар. Из (3) следует, что в центре Земли Fтяг = О.

52

звёзд во время солнечных затмений. Эти два эффекта объяс­ нила современная теория гравитации

-

общая теория от­

носительности Эйнштейна.

Закон Джоуля-Ленца. Количество теплоты Q, выделяе­ мое неподвижным

проводником

дению квадрата силы тока ка и времени

J,

с током,

равно

сопротивления

t Q = [2Rt. 53

R

произве­

проводни­

~alJJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика

.st,.lJ

Закон Ньютона первый. в инерциальных системах от­

мере рычага с люльками. В ИСО движение центра масс

счёта (ИСО) материальная точка находится в состоянии

люльки описывается при равномерном вращении вторым

покоя или равномерного прямолинейного движения, если

законом Ньютона:

на неё не действуют другие тела или их действия уравно­ вешены.

Первый закон Ньютона позволяет ответить на вопрос об инерциальности СО. Если он выполняется, ,то СО яв­ ляется инерциальноЙ. С другой стороны, первый закон Ньютона есть закон инерции Галилея-Декарта.

та где а

-

центростремительное ускорение.

Пере нося та в правую часть, получим

О

= F упрl + F т - та.

Вводя силу инерции F ин по формуле

Прuмер. Рассмотрим центробежную машину, на кото­ рой укреплён равноплечий рычаг с двумя люльками.

Если центробежная машина не вращается (при этом СО,

---, I

Р

т

I

ЧJjJ

в соответствии с

вести во вращение, то люлька ,..

о

= F упрl

+ F т + Fин,

движением НСО относительно ИСО (Земли). Теперь становится понятным, почему при начале вра­

щения люлька начинает двигаться в НСО: она двигается,

начнёт поворачиваться и при

т. к. не уравновешена F ин. При вращении центробежной машины с постоянной скоростью движение материальной

постоянной скорости вращения

точки прекрашается, т. к. сила инерции уравновешивает

центр масс люльки будет дви­

силу тяжести F т и силу упругости F упрl' Уравнение дви­

гаться по окружности в ИСО.

жения материальной точки в НСО в простейшем случае,

Для наблюдателя, находящегося во вращающейся СО, свя­

занной с рычагом,

будем иметь

ным силам следует добавить силу инерции, определяемую

центробежную машину при­

?А

-та,

находится в состоянии покоя и

первым законом Ньютона. Если

_

=

ся инерциальной), то люлька

FT + Fупр = о :

F ин

т. е. условие равновесия материальной точки в НСО. Таким образом, для получения условия равновесия в НСО к обыч­

связанная с рычагом, являет­

Рynрl

= F ynр\ + F т,

Fупр\ + F т

:;:

О, но тело покоится, т. е. не

когда НСО движется поступательно с ускорением апоет относительно ИСО, получают аналогично:

выполняется первый закон Ньютона. В Н СО несправедлив

второй закон Ньютона: равнодействующая F =

F ynр\ + F т

= О

при начале вращения, а люлька не покоится в НСО, а по­ ворачивается.

Чтобы понять поведение материальной точки в НСО, вводят силы инерции. Покажем, как это сделать на при­

54

таотн=F]+Fт+ ... +F ин , F ин

=

(1)

-тапоCl,

где аотн - ускорение материальной точки в НСО; 1;, Ё2 силы, действующие на материальную точку.

55

­

~~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~Jj

Уравнение (1) называют уравнением движения мате­ риальной точки или вторым законом Ньютона в НСО.

В релятивистской динамике массу (см. Масса) уже нельзя считать постоянной величиной. Здесь вместо вто­

F=Fi+F2 +··· Fх

= F 1х + F 2х + ... F у = F 1у + F 2у + ... F z = F 1z + F 2z + ...

И уравнения

(1)

и

(2)

справедливы и в этом случае.

рого закона Ньютона используют закон изменения им­ пульса материальной точки:

-,

где Р,

-

-

Второе уравнение

-

l110

v

(2)

позволяет ввести единииу силы в СИ:

F = 1 кг· м = 1Н

(Р)( =р, Р=ти, т= ~' ~=_, v' 1- ~2 С

v-

реляmвистский импульс и скорость матери­ альной точки; т, то - релятивистская масса и масса по­ коя материальной точки; с - скорость света в вакууме. Символ (Р)'( означает первую производную от Р по вре­ мени (. Закон Ньютона второй. Ускорение, получаемое матери­ альной точкой при взаимодействии, прямо пропорцио­

с2

т. е. сила

1Н

'

(ньютон) сообщает телу массой

1 кг

ускоре­

2

ние в 1 м/с • Замечания:

1.

Законы Ньютона (первый, второй, третий) форму­

лируются для материальной точки, чтобы не рассматри­ вать вращение твёрдого тела вокруг осей, проходящих че­ рез центр масс.

2.

Первый и второй законы Ньютона справедливы в

нально приложенной к ней силе и обратно пропорциональ­

инерциальных системах отсчёта (ИСО) инесправедливы

но её массе. В векторном виде можно записать:

в неинерциальных системах отсчёта (НСО).

F

(1)

а=-, т

а в скалярном виде

­

3.

Все ИСО двигаются друг относительно друга без ус­

корения, т. е. равномерно, прямолинейно и поступательно

(без вращения). НСО двигаются относительно ИСО с ус­

F

а=-

т'

р= та

F

,

т=а

'

(2)

где а, F - векторы ускорения и силы; т - масса мате­ риальной точки; а, F ~ модули векторов ускорения и силы.

корением. Например: лифт, двигающийся с постоянной скоростью,

-

ИСО. Лифт при торможении и ускорении­

НСО. Вращающиеся системы отсчёта

-

НСО. НСО MO:ryr

двигаться друг относительнодруга произвольнымобразом.

В проекuиях на оси прямоугольной (декартовой) системы Закон Ньютона третий. Си­

координат получим

тах = рх ' тау = Ру ,

а=

Ja

2

х

2 F + ау2 + а<-'

ma z= Fz,

= ~F2 + F2 + F2<-. х

у

Если на тело действуют одновременно несколько сил

ij, Р2 И т. д., то равнодействующаясила 56

лы взаимодействия двух мате­

Ё2

F;

риальных точек равны по мо­

дулю, лежат на одной прямой, направлены

в разные стороны

Рис.

1

и приложены к разным материальным точкам (рис.

57

1):

~Llj

Энциклопедический словарик школьника

Р,

к

раз н ы м

= -Р 2

материальным

(1) точкам,

поэтому

они

1,

цепь не содер­

жит источника тока) и полную элек­ трическую цепь (рис.

2,

источник постоянного

1 постоянного

Имеют одинаковую физическую природу.

го тока с ЭДС (электродвижущей си­

Прuмер. Тело лежит на столе. На тело дей­

ствует сила тяжести Ёт (рис. 2), Найти пар­ ную ей силу взаимодействия,

Парная ей сила есть гравитационная сила

Е;, приложенная к центру Земли и подчи­

t

Уравнение

(1)

лой) Е источника постоянного тока,

внешним сопротивлением

R

электри ­

Рис. 2

l

ческой цепи (сопротивлением нагрузки) и внутренним со­

противлением

r

источника постоянного электрического

тока формулой Е

1

= -Е'т.

Сумму

справедливо как в ИСО,

так и в НСО, т. е. не зависит от характера

R+r

= R+r'

называют полным электрическим сопро­

тивлением электрической цепи,

движения взаимодействующих тел. В задаче

Закон Ома ДЛЯ участка цепи. Сила 1 постоянного элект­

о лифте, движущемся вертикально вверх с

рического тока в участке цепи прямо пропорционалЬ!iа

ускорением а (рис. 3),

электрическому напряжению И на концах этого участка и

Рис.З

F упр

обратно пропорциональна его электрическому сопротив­

= -Р' упр

лению

R:

всегда независимо от а. От а будут зависеть модули этих

сил Fупр

Е

электрическо­

няющаяся третьему закону Ньютона:

a

+ r

вает силу

рт

РиС.l

электрическо­

Возникают попарно.

Рис. 2

F­

-1

Закон Ома для полной цепи связы­

Свойства сил взаимодействия:

Lft

R

цепь содержит

го тока).

не могут быть уравновешены.

1. 2.

~dJJ

рической цепи (рис.

Ещё раз подчеркнём, что силы взаимодействия прило­ жены

Физика

= P~p = m(а + g),

где g -

и

1=­ R'

ускорение свободного

падения.

r

но не

Закон Ома ДЛЯ цилиндрического проводника позволяет

рассчитать электрическое сопротивление R электрическо­

выполняется в электродинамике для движущихся зарядов.

го провода, изготовленного из однородного материала и

Третий закон Ньютона выполняется в классической механике,

в

электростатике,

в магнитостатике,

имеющего постоянную площадь

r

Закон Ома ДЛЯ полной цепи. При рассмотрении элект­

1

S

рических цепей постоянного тока различают участок элект­

R =Р S'

58

59

поперечного сечения:

~nlJJ

Энциклопедический словарик школьника

где р

-

удельное электрическое сопротивление материа­

ла проводника;

1- длина проводника; S - площадь попе­

Физика

~Jj

Один из основных законов природы, используемый во всех разделах физики. Не известен ни один опытный факт, который бы противоречил этому закону. Причём энергия

речного сечения проводника.

р -скалярная физическая величина, которая показы­ вает, какое электрическое сопротивление

R

имеет одно­

родный цилиндрический проводник единичной длины

понимается в обобщенном смысле. Например, тело, сколь­ зящее по льду, рано или поздно остановится. При этом тело

1и

потеряет свою механическую энергию, т. е. в реальных про­

сечения. В СИ р изме­

цессах закон сохранения полной механической энергии не

ряется в Ом . м. В электротехнике более удобной для рас­

выполняется. Однако если под энергией понимать сумму

чётов является Ом· MM 2jM. Так как р зависит от темпера­

механической

туры, то в таблицах приводят значение р для различных

ния энергии в обобщённом смысле выполняется.

единичной Площади

материалов при

20

S поперечного

и внутренней энергии, то закон сохране­

ос.

ЗарЯд электрический

~~: ,./

м

,./

о

N

- фундаментальное физическое

Закон отражения света. Луч пада­ ющий (АО) и луч отражённый (08)

понятие. Мы говорим, что тело имеет электрический за­

лежат в одной плоскости с перпен­

тью притягивать мелкие листочки бумаги или искривлять

дикуляром (ОС) К отражающей по­

тоненькие струйки воды. Вокруг наэлектризованного тела

верхности (ММ, восстановленным

существует особое состояние материи

ряд или наэлектризовано, если оно обладает способнос­

-

электрическое

в точке О падения луча (АО); при этом угол падения а ра­

поле, которое можно обнаружить по действию на другие

вен углу отражения ~.

заряды. Существует два типа зарядов: положительные и от­ рицательные. Заряд, полученный на эбонитовой палочке,

Закон прямолинейного распространения света. Свет в

потёртой о мех или шерсть, считается отрицательным. За­

прозрачной однородной среде распространяетсяпрямоли­

Ряд, полученный на стеклянной палочке, потёртой о шёлк,

нейно. Доказательства:луч лазера, образование теней и т. д.

считается положительным. Заряды, которые при взаимо­

Луч света - линия, вдоль которой распространяется свет.

действии отталкиваются, называются одноимёнными. Все

В прозрачной однородной среде луч света -

прямая. Ат­

мосфера неоднородна, и лучи света в ней искривляются.

заряды, отталкивающиеся при взаимодействии от заряда

на эбонитовой палочке, потёртой о шерсть, являются от­ рицательными. Все заряды, отталкивающиеся от стеклян­

Закон сохранения и превращения энергии. Энергия не

ной палочки, потёртой о шёлк, являются положительны­

исчезает и не создаётся вновь. Она только превращается

ми. Заряды, притягивающиеся при взаимодействии, назы­

из одного вида в другой или передаётся от одного тела к

ваются разноимёнными (один заряд положительный,

другому при различного рода процессах, при этом её зна­

другой

чение не изменяется.

то одно из них имеет электрический заряд, второе тело

60

-

отрицательный). Если два тела притягиваются,

61

~alj

/

'+1

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~JJJ

случае на нейтральном теле возникает инду­

-},6 . 10-19 Кл), а про­ тон - положительный элементарный заряд (1,6· 10-19 Кл). Закон сохранения заряда - фундаментальный закон

цированный заряд, т. е. заряд, проявляющийся толь­

природы: в любых взаимодействиях алгебраическая сумма

может иметь противоположный

по знаку за­

Ряд, а может быть нейтральным. В последнем

меньший заряд в природе, равный

~ 2 ко в электрическом поле. В целом это тело нейтраль­

зарядов не изменяется. Когда число заряженных частиц не

но (не имеет электрического заряда), но заряды на

меняется, закон очевиден. Когда происходит аннигиляция

теле перераспределяются, т. е. различные участки тела

или РОЖдение частиц, то происходит это парами (напри­

оказываются заряженными зарядами разных знаков.

мер, электрон и позитрон, протон и антипротон и т. д.).

Поэтому нейтральное тело может притягиваться к любо­

При этом сумма зарядов пары равна нулю.

му заряженному телу. Если поднести, например, отри­ цательно заряженное тело

рисунок), то на теле

2

1

к нейтральному телу

2

(см.

произойдёт перераспределение за­

рядов. Положительные заряды тела цательным зарядам тела

тельные заряды тела

2

1и

будут

2 притянутся к отри­ ближе к телу 1. Отрица­

будут отталкиваться от отрицатель­

ных зарядов тела

Зеркало IIJI0ское - обычное стекло, по­

•

крытое с одной стороны тонким слоем Е серебра. Когда предмет находится перед плоским зеркалом, кажется, что такой же

. предмет

находится за зеркалом. Изобра­

- -

7'

,

I

I

I

I

1 и окажутся дальше от тела 1. Поскольку положительные заряды тела 2 ближе к отрицательно заря­ женному телу 1, то они притягиваются сильнее, чем от­ талкиваются отрицательные заряды тела 2 от отрицатель­ но заряженного тела 1. Поэтому нейтральное тело 2 при­ тягивается к отрицательно заряженному телу 1. Если масса тела 2 мала, как у маленького листочка бумаги, то притя­

жение предмета является мнимым (за зер­

жение можно наблюдать на опыте (мелкие листочки бу­

нок). Из точек А и В опускаем перпендикуляры на плос­

маги притянутся к отрицательно заряженной эбонитовой

кость зеркала до пересечения в точках С и

калом его нет, т. к. за зеркалом пересека­

1...--/J

•

А

К

ются не лучи света, а их продолжения), прямым, в натуральную величину (без искажения разме­

ров) и зеркальным (правая рука становится левой). Изобра­ жение предмета строится по точкам. Найдём изображение в плоском зеркале направленного отрезка АВ (см. рису­

D.

Откладываем

палочке, облепят её и долгое время, пока сохраняется за­

на продолжении ВС и

ряд, будут на ней висеть).

правленный отрезок КЕ и есть искомое изображение.

AD отрезки

СЕ

= СВ и

DK = DA.

На­

Явление возникновения индуцированного заряда на­ зывается электростатической индукцией. Носителями заря­

и

дов являются элементарные частицы, в частности элемен­ тарные частицы, входящие в состав атома. Единицей элек­

трического заряда в СИ является кулон (Кл).

1 кл = 1 А·

с.

Изотопы -

атомы данного химического элемента, раз­

Электрон имеет отрицательный элементарный заряд (наи­

личающиеся числом нейтронов в ядре. Например, у водо­

62

63

~alJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~.lj

рода три изотопа: !Н (протий), ТН (дейтерий), 1Н (три­

ных точек замкнутой механической системы не изменя­

тий).

ется в результате любых взаимодействий.

Атомные массы химических элементов

-

величины

нецелые, т. к. химические элементы в природе представле­ ны как смеси различных изотопов.

ИндУкция мзгнИтноro поля - си­

ось магнитной стрелки

ловая характеристика магнитного

Изотопы, существующие в природе, называются есте­ ственными. Изотопы, полученные в ядерных реакциях и не существующие в природе, называются искусственны­

поля (векторная физическая вели­

S

N

-~ ~----­

чина, обозначаемая В).

I-

~B

в однородном стационарном

силовая линия

ми. Изотопы бывают стабильными (не излучающими) и

магнитном

радиоактивными. Радиоактивные изотопы претерпевают ра­

которого лежат в плоскостях,

диоактивный распад, сопровождающийся радиоактивным

раллельных плоскости горизонта,

излучением. Сейчас известно примерно

направление В можно определить с помощью магнитной

ных изотопов, из них

300 -

радиоактив­

естественные.

стрелки,

силовые линии па­

магнитного поля

Рис.

]

которая устанавливается в данном магнитном

поле так, что её ось располагается параллельно силовым

,

Импульс материальной точки

на скорость

2000

поле,

-

произведение массы т'

v материальной точки.

Релятивистский им­

пульс и закон изменения релятивистского импульса ма­

териальной точки рассмотрены выше (см. Закон Ньютона второй). Произведение постоянной силы

F

линиям магнитного поля (рис.

1). Тогда за направление В принимается направление от

южного полюса

S магнитной

стрелки к северному полюсу

N

В магнитном поле ориентируется не только магнитная

на интервал

стрелка, но и замкнутый контур с током, который при

времени д! называют импульсом постоянной силы, кото­

закреплённой оси контура будет поворачиваться до тех пор,

рый в СИ измеряется в ньютон-секундах (Н· с). Согласно

пока вектор магнитной индукции В' магнитного поля,

действующему в природе физическому закону, изменение

связанного с током контура, не совпадёт по направлению

импульса материальной точки равно импульсу силы:

с вектором В однородного стационарного магнитного поля. Поэтому по направлению В' можно определить на­

Д(mV)=F·Ы. Механическая система

-

правление В. Направление В' определяется по правилу

совокупность двух или более

буравчика (рис.

2):

если буравчик с правой резьбой ввора­

материальных точек, взаимодействующих как между со­

чивать в плоскость контура так, что на­

бой, так и с телами, не входящими в данную систему.

правление вращения рукоятки бурав­

Замкнутая (изолированная) механическая система

-

сис­

тема, точки которой взаимодействуют только между собой. Для замкнутой механической системы справедлив за­ кон сохранения импульса:

сумма импульсов материаль­

64

чика с угловой скоростью направлением

ro

совпадёт с

электрического

тока си­

лой /в контуре, то поступательное дви­

жение буравчика со скоростью 65

v даёт

J~

В

O)(~~ Рис.

2

~.lJi

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~.lJi

направление вектора В' и, следовательно, В. Для опреде­

деляется по правилу левой руки, применённому к векто­

ления направления В' можно использовать и правило пра­

ру В1..'

вого винта: с конца В' электрический ток в контуре дви­

Инерция

жется против часовой стрелки.

s

Для определения модуля вектора В

точки, когда на неё не действуют другие тела или их дей­

используется опыт по взаимодействию

ствия уравновешены. Наблюдается в инерциальных систе­

прямого проводника с током с одно­

мах отсчёта.

родным стационарным магнитным по­

Интенсивность звука

лем. Проводник располагают перпенди­ Рис.

3

- явление сохранения скорости материальной

- скалярная физическая величи­

кулярно линиям магнитной индукции.

на

Направление силы Ампера Fл опреде­

проходит через единицу ruющади

I,

которая показывает, какая мощность

ляют по правилу левой руки: четыIеe пальца левой руки вы­

тягивают по направлению движения тока вектор В

1в

900,

покажет направление

силы Ампера. Модуль Ел определяется по формуле где

Fл

1-

= 1· В,!,

мина проводника, находящегося в магнитном поле.

w-

волновой поверхности:

w

=8"= 18'

энергия звуковой волны,

1-

время. За единицу

интенсивности звука в СИ принят Вт/м 2 . Волновой по­ верхностью называют поверхность, все точки которой име­

поверхности лучи перпендикулярны к ней. Луч

-

направ­

ление распространения звука.

Fл

В= I.!" Единица магнитной индукции в си

1 Тл = 1 Ё

-~ ~<

-

Интерференция волн тесла (Тл).

Н/(А· м)

1f:

BII

Ед

где

волны

ют одинаковую фазу колебаний. В каждой точке волновой

Откуда

.'

1

проводнике,

входит в ладонь перпендикулярно к ней, тогда

большой палец, отогнутый на

N

8

N звуковой

- явление на-

источников,

с неизменным во време­

Если направление тока в проводнике и

ни распределением амплитуд колебаний

направление вектора В составляет угол а,

в пространстве, называемым интерфе­

то модуль силы Ампера определяется по

ренционной картиной.

формуле (закон Ампера):

Fл = ВII sin а = В1.. Il.

Рис. 4 На рис. 4 вектор В разложен на две со­ ставляющие: в направлении параллельном току (B11 ), и перпендикулярном(В1.. ). Направление силы Ампера опре­ 66

А

ложения волн, идущих от когерентных

Два источника волн называются когерентными, если они совершают колебания с одинаковой частотой, посто­ янной разностью фаз и одинаковой поляризацией (для по­

перечных волн). В точке А (см. рисунок) волны от когерентных источ­

ников

81

И

82'

складываясь, при водят к максимуму амп­

67

~JJ

Энциклопедический словарик школьника

литуды колебаний, если разность хода

t1d двух

волн равна

целому числу длин волн л:

t1d

= d1 -

d2 = лk,

k

= О, ± 1, ± 2,

л . 2\+ 1,

с мелкими пом,

...

и к минимуму амплитуды колебаний, если

t1d =

Физика

~alJ

частичками

в электрическом

рентгеновского

цинка,

видимыми

под микроско­

поле и меняя их заряд с помощью

излучения,

измерил заряд электрона,

под­

твердив результаты опытов американского физика Р. Мил­

О, ±

k=

1, ± 2, ...

Если не выполняется ни одно из этих условий, то в точке

ликена с капельками масла. Выполнил работы, посвящён­ ные вопросам прочности,

пластичности

и электропровод­

ности твёрдого тела.

А будет неэкстремальное значение амплитуды колебаний.

Ионы. Бывают положительные и отрицательные. Поло­ жительный ион

Искусственные спУтники Земли -

изделия, созданные

человеком и запущенные на околоземные орбиты с це­

это атом (или молекула), потерявший

лью научных исследований, для связи, для передачи те­

один или более электронов. Если атом (или молекула) по­

левизионного сигнала, для поиска полезных ископаемых,

лучает электроны, то он превращается в отрицательный

для национальной обороны и шпионажа и т. д.

-

ион.

Прuмер

Если тело вывести на достаточно большую высоту, где

1.

В верхних слоях атмосферы атомарный кисло­

атмосфера разрежена, и бросить его горизонтально со ско­

род О под действием рентгеновского излучения Солнца

ростью ~ < ~1 = 7,9 км/с (~1 -

теряет электрон е- и превращается в положительный

рость), то тело, двигаясь по дуге эллипса, упадёт на Зем­

ион

0+: 040+

+е-.

Прuмер 2. В воде молекула гидроксида натрия лагается на положительный ион натрия

Na+

NaOH

раз­

и отрицатель­

ный ион гидроксильной группы ОН-:

NaOH

-7

первая космическая ско­

лю. При ~ = ~I тело будет двигаться по окружности. При ~I < ~ < ~II = 11,2 км/с (~II - вторая космическая скорость) тело будет двигаться по эллипсу. При и = ин тело будет дви­ гаться по параболе, при > ин по гиперболе, удаляясь

v

-

от Земли.

Na+ + ОН­

Последняя реакция называется электролитической дис­

Испарение

-

процесс парообразования, происходящий

социацией. При этом в водном растворе щёлочи появля­

с поверхности жидкости. Испарение происходит при лю­

ются свободные заряды

бой температуре, при которой существует жидкость. В про­

-

ионы, т. е. жидкость становится

проводящей электрический ток, или электролитом.

цессе испарения жидкость охлаждается, т. к. её покидают наиболее быстрые молекулы и средняя энергия оставших­

Иоффе Абрам Фёдорович (1880-1960) -

основатель

ся молекул жидкости уменьшается. Скорость испарения

петербургской научной физической школы. Ему принад­

зависит от рода жидкости, от площади сосуда, от темпе­

лежит ряд открытий в области физики твёрдого тела, фи­

ратуры жидкости, от состояния воздушной среды (давле­

зики диэлектриков и полупроводников. Экспериментируя

ние, наличие ветра, влажность), от того, закрыт или от­

68

69

~ш ~C

------------ Энциклопедический словарик школьника

Физика

~.lJ

крыт сосуд. Из открытого сосуда жидкость рано или по­

пролетевшей частицей. Появляющиеся капельки вдоль тра­

здно испарится вся. Для жидкости в закрытом сосуде на­

ектории частицы образуют видимый след

-

трек. Затем

ступает динамическое равновесие, при котором число по­

камера возвращается в исходное состояние,

и ионы уда­

кидающих жидкость молекул равно числу молекул, воз­

ляются электрическим полем. Кроме камеры Вильсона для

вращающихся в неё. Пар, находящийся в динамическом

регистрации ионизирующих излучений используют счёт­

равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

чик Гейгера-Мюллера, пузырьковую камеру, толстослой­

ные фотоэмульсии.

ИСТОЧНИК электрического тока -

устройство, выраба­

тывающее электрическое напряжение, под действием ко­

Камертон

металлический стержень прямоугольного

-

торого в замкнутой цепи пойдёт электрический ток. Раз­

поперечного сечения, изогнутый в виде буквы

личают самостоятельныIe источники тока (генераторы) и

кой для крепления к резонаторному ящику. При ударе по

несамостоятельные источники тока, работающие от элек­

камертону его тело начинает совершать колебания, что

трической сети гармонического тока (преобразователи,

ПрИВОДИТ К колебаниям воздуха и образованию чистого

выпрямители, адаптеры и т. д.). Наибольшее распростране­

гармонического звука определённой частоты. Резонатор­

ние получили генераторы постоянного и гармонического

ный ящик усиливает звук за счёт возникновения резонанса:

тока. Аккумулятор ограниченное время работает как са­

столб воздуха в ящике колеблется с частотой, равной час­

мостоятельный источник тока, а затем требует зарядки от

тоте камертона.

U,

с нож­

других источников тока.

Квант света

-

частица электромагнитного излучения.

При поглощении и испускании света (и другого коротко­

к Камера Вильсона -

волнового электромагнитного излучения) атомами свет ведёт себя как поток частиц, т. е. атомы поглощают и ис­

прибор для регистрации элемен­

пускают строго определённые порuии электромагнитной

тарных частиц и ядер. Действие камеры основано на кон­

энергии, которые и были названы квантами света или

денсации пересыщенного пара на ионах с образованием

фотонами. Энергия Е фотона зависит только от частоты

капелек воды. эш ионы создаёт вдоль своей траектории дви­

колебаний

v

и определяется по формуле Планка:

E=hv,

жущаяся заряженная частица. Камера Вильсона представ­

ляет собой герметически закрытый сосуд, заполненный

где

h

= 6,63·10-34 Дж· С

-

постоянная Планка.

парами воды или спирта, близкими к насыщению. При резком расширении и охлаждении пара за счёт движения

Кварки

-

фундаментальные субэлементарные частицы,

поршня пар становится пересыщенным, т. е. неустоЙЧивым.

из которых состоят все адроны. Были введены в физику

Центрами конденсации становятся ионы, образованные

адронов в

70

1964

г. М. Гелл-Манном и Дж. Цвейгом.

71

~

Энциклопедический словарUl<- школьника

Кварков всего

6.

Верхние кварки (их три) имеют заря­

ды, равные 2/3е, нижние

заряды, равные -1/3е.

-

Кварки в свободном состоянии не обнаружены. Всё многообразие адронов (их более

удалось свести к6

300)

кваркам. Поэтому в их существовании физики уже не со­ мневаются

и считают кварки,

но элементарными

наряду с лептонами,

истин­

частицами.

Протон состоит из трёх кварков (двух верхних и одного нижнего). Нейтрон также состоит из трёх кварков (одного

зования с поверхности жидкости, окружающей пузырьки

пара (основной механизм парообразования при кипении), всплытие и разрушение. У каждой жидкости своя темпера­ тура кипения. Поскольку жидкость начинает кипеть, ког­ да давление её насыщенного пара сравнивается с давле­ нием жидкости, то температура кипения зависит от внеш­

него давления. При его повышении растёт и температура кипения жидкости, температура

верхнего и двух нижних).

немецкий астроном,

механик, один из творцов астрономии «нового времени».

Предположил, что природа планет родственна земной. От­

стаивал систему мироздания Коперника. На основе наблю­ дений датского астронома Тихо Браге открыл три кине­

по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Изобрёл теле­ скоп, в котором объектив и окуляр

-

двояковыпуклые

линзы (первый телескоп Галилея имел в качестве окуляра вогнутую рассеивающую линзу). Уточнил понятия силы и

инертной массы. Подготовил создание дифференциально­ матике. Изучал движение Марса. Объяснил приливы и от­ ливы действием Луны. Изложил теорию затмений, выпол­ оптике,

в

геометрии

определил

объёмы многих тел.

Кипение

давления

уменьшается.

- устройство, предохраня­

ния. Если давление в трубах, рабочем цилиндре и т. д. пре­

вышает максимально допустимое, то срабатывает предо­ хранительный клапан и давление в системе уменьшается до допустимого.

Клин

-

простой механизм, разновидность наклонной

плоскости. Позволяет получать выигрыш в силе. Клин с ма­ лым углом подъёма обладает свойством самоторможения (как и винт). Поэтому использование таких механизмов надёжно и безопасно.

го, интегрального и вариационного исчислений в мате­

по

кипения

внешнего

ющее гидравлическую или газовую систему от разруше­

матических закона (законы Кеплера) о движении планет

исследования

при понижении

Клапан предохранИтельный

Кеплер Поганн (1571-1630) -

нил

st..u

Физика

Колебания звуковые

- колебания точек среды, по ко­

торой идёт звуковая волна. Звуковая волна

-

продольная волна сжатия-растяже­

ния малой амплитуды, распространяюшаяся в твёрдых

телах, жидкостях и газах с частотой колебаний от

- интенсивный процесс парообразования,

происходящий при постоянной температуре жидкости.

Энергия, подводимая к жидкости при кипении, тратится на образование пузырьков пара, их рост за счёт парообра­

72

20000

16

до

Гц (их способно воспринимать ухо человека). Про­

дольные волны малой амплитуды с частотами колебаний до

16

Гц называются инфразвуком

(например,

«звуки

моря», которые являются опасными для человека, т. к. их

73

~.lJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - »cLll

частоты совпадают с собственными частотами внутренних

ма будет совершать вынужденные колебания с частотой

органов человека), а СВЬПIIе

ультразвуком. Неко­

внешней силы, т. К. свободные колебания быстро затухают.

торые животные могут воспринимать инфразвук и ультра­

Если параметры системы есть периодические функции вре­

звук. Летучая мышь и дельфин, например, обладают со­

мени (например, длина подвеса математического маятни­

вершенными ультразвуковыми локаторами.

ка), то колебательная система будет совершать парамет­

20000

Гц

-

Колебания механИческие - периодические

ся на качелях за счёт периодических приседаний).

или почти периодические изменения коор­

Автоколебания совершает колебательная система с ча­

динаты, скорости и ускорения материальной

стотой свободных колебаний, при этом потери энергии

точки.

устраняются источником энергии, находяшимся внутри

В курсе физики в средней школе изучают­ РиС.l

рические колебания (например, мальчик, раскачиваюший­

системы (например, часы).

ся две колебательные модели: математический и пружинный маятники. В первом случае ко­

лебательная система состоит

из материаль­

КолИчество теплоты -

энергия, которую тело получает

или теряет при теплопередаче (теплообмене).

ной точки, невесомой нерастяжимой нити

(идеальной связи), жёсткой опоры, Земли и воздуха (рис.

Рynр

t, Рис.

2

1);

во втором случае

-

из мате­

Конвекция

-

вид теплопередачи, при котором энергия

передаётся потоками (струями) жидкости или газа.

риальной точки, невесомой идеальной пру­

Конвекция бывает свободная (естественная) и вынуж­

жины (без потерь энергии внутри пружины),

денная. Свободная конвекция происходит вследствие того,

жёсткой опоры, Земли (действие Земли урав­

что тёплый газ (жидкость) имеет меньшую плотность, чем

новешивается частью упругой силы пружи­

холодный, и поднимается вверх под действием выталки­

ны) И воздуха (рис.

вающей силы. Для того чтобы свободная конвекция про­

2). Для колебательной си­

стемы характерно наличие восстанавливаюшей

торая является равнодействуюшей

силы, ко­

силы тяжести

Р

т

и

исходила, необходимо газ (жидкость) нагревать снизу. По­ этому воду при приготовлении пищи нагревают снизу, ото­

упругой силы Fупр и которая пытается вернуть материаль­

пительные приборы ставят внизу и т. д. Холодный воздух

ную точку в положение равновесия.

(жидкость) опускается вниз. Поэтому КОНдиционеры ста­

Если колебательная система предоставлена самой себе,

вят вверху. Вынужденная конвекция осушествляется с

то при сообшении ей энергии она будет совершать сво­

помощью машин. Так, работаюший вентилятор обеспечи­

бодные затухаюшие (например, из-за сопротивления воз­

вает вынужденную конвекцию

воздуха в помешении. Ра­

духа или других потерь) или незатухаюшие гармонические

ботаюший насос в системах охлаждения и отопления обес­

колебания (идеальный случай). Если на колебательную

печивает вынужденную конвекцию в этих системах и т. д.

систему действует внешняя периодическая сила, то систе­

В космосе на орбитальной околоземной станции

74

75

-

неве­

~u.l.}

Энциклопедический словарик школьника

сомость, поэтому здесь свободная конвекиия происходить не будет, здесь теплообмен может обеспечить только вы­

Физика

~~

Королёв Сергей Павлович (1907-1966) -

главный кон­

структор ракетно-космических систем Советского Союза.

4 октября 1957 г. в СССР был осуществлён запуск пер­

нужденная конвекция.

Поскольку теплопроводности жидкостей (за исключе­

вого в мире искусственного спутника Земли. Началась кос­

нием металлов в жидком состоянии) и газов малы, то кон­

мическая эра. Под руководством С. П. Королёва созданы

векция является дЛя них одним из основных видов тепло­

многие баллистические и геофизические ракеты, ракето­

передачи.

носители и пилотируемые космические корабли «Востою> и «Восход», на которых впервые в истории человечества

Конденсация

процесс превращения пара в жидкость.

При конденсации выделяется энергия. Конденсацией во­

совершён первый космический полёт (Ю. А. Гагарин, 12 ап­ реля 1961 г.) и первый выход человека в открытый кос­

дяного пара объясняется образование облаков, дыма над

мос (А. А. Леонов,

трубой, следа от реактивного самолёта и т. д.

С. П. Королёва бьmи созданы искусственные спутники Зем­

-

ли серий (ЭлектроН»

Коперник Николай (1473-1543) -

18

марта

г.). ПОД руководством

1965

и «Молния-1», многие спутники се­

польский астроном,

рии «Космос», первые экземпляры межпланетных развед­

создатель гелиоцентрической системы мира. Совершил пе­

чиков серии «Зонд». Впервые осуществлён облёт Луны и фотографирование её обратной стороны (<<Луна-3», 7 ок­

ре ворот в течение

естествознании,

отказавшись

многих веков учения

о

от

принятого

в

центральном положении

тября

1959

г.).

3

февраля

г. осуществлена мягкая по­

1966

Земли (геоцентризм). Объяснил видимые движения небес­

садка на поверхность Луны и телевизионная передача па­

ных светил вращением Земли вокруг оси и обращением

норамы Луны «<Луна-9»). При участии С. П. Королёва бьm

планет (в том числе Земли) вокруг Солнца. Своё учение

создан ракетно-ядерный щит Советского Союза.

изложил в сочинении «О вращении небесных сфер», ко­

по

Корпускулярные представления о свете. При объяснении

г. Впервые идею гелиоцентризма высказал Аристарх

световых явлений И. Ньютон придерживался корпускуляр­

торое запрещал ось Католической Церковью с

1828

Самосский

(320-250

1616

до н. э.). Но В те времена это были

ной точки зрения (свет есть поток частиц-корпускул),

чрезвычайно смелые взгляды, за которые его обвинили в

Х. Гюйгенс

богохульстве и изгнали из Александрии. В Древней Гре­

но соседствовали друг с другом. Были трудности как У од­

иии эти взгляды не стали общепринятыми, наоборот

ной теории, так и у другой. В

­

-

волновой. Долгое время эти две теории мир­

XIX

в. были открытыI интер­

перника к гелиоцентризму в новых исторических условиях

ференция (интерферениию света наблюдал ещё Ньютон, но, исходя из корпускулярных представлений, объяснить

произошло на более высоком уровне и более обоснован­

её не смог), дифракция, поляризаиия света, которые можно

но. На протяжении многих лет шла жестокая борьба сто­

объяснить только с волновой точки зрения. После работ

ронников и противников этих двух систем.

Дж. Максвелла стало ясно, что свет

победила геоцентрическая система мира. Возвращение Ко­

76

77

-

это поперечная элек­

~alJ

Энциклопедический словарик школьника

тромагнитная волна. В конце

XIX и

начале хх в. были от­

Физика

~alJ

лизации,

или отвердевании,

происходит

выделение

энер­

крыты квантовые явления (фотоэффект, ПОГлощение и ис­

гии. Отвердевает кристаллическое тело при той же темпе­

пускание света атомами и т. д.), которые можно бьmо объяс­

ратуре, при которой плавится. Та энергия, которую необ­

нить только на основе представлений о свете как о потоке

ходимо затратить на разрушение кристаллической

квантов (фотонов). Поэтому в современной физике гос­ подствует корпускулярно-волновой

дуализм: в одних яв­

лениях свет рассматривается как электромагнитная на, в других

-

ки

при

плавлении,

выделяется

при

решёт­

кристаллизации

на

образование кристаллической решётки.

вол­

как поток квантов (фотонов).

Коэффициент качества. Показывает, во сколько раз ра­

Кулон Шарль Огюстен

(1736-1806) -

французский

физик, военный инженер, один из основателей электро­

статики. Изобрёл крутильные весы, с помощью которых

диационная опасность от воздействия на живой организм

установил основные

данного вида излучения больше, чем от воздействия у-из­

говзаимодействия. Изучал различные виды трения и

лучения (при одинаковых поглощённых дозах).

Коэффициент полезного действия (КПД). Определяется

установил законы трения скольжения и качения. Иссле­ довал деформацию кручения нитей и установил её за­ коны.

для различных технических устройств. Например, КПД механизма определяется по формуле

Ап

,,= , ~

где " - КПД, А п - полезная работа; Аз - затраченная работа. КПД электрического нагревателя определяется по формуле

,

Курчатов Игорь Васильевич (1903-1960) -

советский

физик, организатор и руководитель работ по атомной на­

уке и технике в СССР. Под его руководством бьm создан первый в Европе ядерный реактор, советская атомная бом­ ба, первая в истории человечества термоядерная (водород­ ная) бомба. При его активном участии создавался ядер­

-Q

,,- А' где Q -

законы электрического и магнитно­

количество теплоты, которое ПОlШIО на нагрева­

ние некоторой среды; А

КПД -

-

работа электрического тока.

безразмерная физическая величина, которую

ный щит Советского Союза. Ранние работы Курчатова от­ носятся к исследованию сегнетоэлектриков,

ядерных

реакций, вызываемых нейтронами, искусственной радио­ активности.

чаще всего измеряют в процентах. Например, КПД двига­ теля внутреннего сгорания

"

::!::

25 %.

Кристаллизация - процесс перехода вещества из жид­

л Лампа накаливания

- источник света, предназначен­

кого состояния в твёрдое (кристаллическое). При кристал­

Hый для освещения помещений и улиц. Состоит из стек­

78

79

~tLlJI

Энциклопедический словарик школьника

Фuзuка

~

лянного баллона, вольфрамовой спирали и проводников

ются истинно элементарными частицами, т. е. частицами,

в стеклянной арма1УРе.

не имеющими внутренней структуры.

Контакты, подводящие напряжение, располагаются на металлическом цоколе лампы и изолированы друг от дру_

лИвер

-

полая стеклянная трубка с утолщением в се­

га стеклянной вставкой. При подаче напряжения на кон­

редине, используемая для взятия проб различных жидко­

такты лампы спираль накаляется до белого каления (её

стей. Ливер опускают в жидкость, закрывают пальцем его

температура составляет

верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верх­

2600-2700

ОС) и светит ярmм све­

том. Чтобы спираль не окислялась, воздух из стеклянного

нее отверстие открывают,

баллона откачивают. Чтобы уменьшить испарение вольф­

жидкость.

рама, баллон заполняют азотом или инертными газами (криптоном или аргоном).

Линза сферИческая

из ливера начинает вытекать

- тело, изготовленное из органи­

Лампа вворачивается или вставляется в патрон, через

ческого стекла, которое имеет две сферичесmе поверхно­

контакты которого к лампе подводится напряжение. Ос­

сти и служит для управления световыми пучками. Разли­

новной недостаток лампы накаливания

низкий КПД.

чают выпуклые и вогнутые линзы. Если в центре линзы

Только 4 % потребляемой энергии превращается в види­

толщина больше, чем на периферии, то линза является вы­

мый свет.

пуклой (рис.

-

Ленц Эмилий Христианович (1804-1865) -

1842

в противном случае

-

вогнутой (рис.

2).

русский

физик. Основные работы относятся к электромагнетизму. В 1833 г. установил правило определения направления ин­ дукционного тока (правило Ленца), а в

1),

О]

01

02

02

г. независи­

мо от джоуля открьm закон теплового действия тока. Вместе с Б. С. Якоби впервые разработал методы расчёта элек­ тромагнитов, открыл обратимость электрических машин.

Рис.

Рис.

I

2

Выпуклая линза ограничена двумя сферическими по­

Изучал темпера1УРНУЮ зависимо'сть сопротивления метал­

верхностями, центры которых определяют прямую

лов.

главную оптическую ось линзы. Эта ось пересекается с

0102­

плоскостью симметрии линзы в точке О, называемой оп­

ЛеIПОНЫ - лёгкие элементарные частицы, не участву­

тичесmм центром линзы. Вогнутая линза ограниченадвумя

ющие в сильных взаимодействиях. К лептонам относятся:

сферическими поверхностями и одной цилиндрической.

электрон, электронное, мюонное и таонное нейтрино,

Линза называется тонкой, если её толщина значительно

мюон и тау-лептон и их античастицы. Согласно современ­

меньше радиусов сферических поверхностей. На схемах

ным представлениям, лептоны, так же как и кварки, явля­

тонкие линзы условно изображаются в виде отрезка пря­

80

81

~IШ

~O

------------- Энциклопедический словарик школьника мой (рис.

3).

В выпуклой линзе (рис.

Физика

~

В

4)

луч, параллельный главной оптической оси,

после

рез точку Рис.

преломления

F на

проходит

А!

че­

оси, называемую фоку­

F2

сом. Пучок параллельных лучей собира­

3

В]

ется в фокусе, поэтому выпуклая лин­

Рис.

за называется собирающей. В вогнутой

линзе (рис.

F' Рис. 4

5)

F Рис. 5

резок АВ и его изображение находятся по разные стороны

ской осью, поэтому вогнутая линза на­

от линзы (рис.

В фокусе

F'

(d

ноаппарат.

Изображение

перевёрнутое, уменьшен­

правыЙ. Луч, проходящий через опти­

находятся по разные стороны от линзы (рис.

ческий центр линзы, не преломляется

тают объективы фотоаппарата,

6).

1. d

Построим изображение отрезка

< f,

где

d-

= ОР}).

-

действительное, предмет и его изображение

Изображение А)В)

< 1),

от-

дятся

по

(рис.

10).

одну

сторону

(пересекаются не лучи, а их продолжения), увеличенное

(А)В)

B1

> АВ),

предмет и изображе­

f,

расстояние

Г Рис.

7

> 1.

па,

В таком режиме работают лу­

окуляр

82

микроскопа.

10

d

от предмета до линзы и расстояние

dl

от

линзы до изображения предмета:

1 1 1 -=-+- ,

= А) В/АВ - линейное уве­

личение линзы. В данном случае

Рис.

Формула тонкой линзы связывает фокусное расстояние

ние находятся по одну сторону от

линзы. Г

У

Рассеивающая линза ис­

пользуется в телескопе Галилея, а

Изображение А)В)

~

от линзы

также в очках для близоруких.

7).

ВК

резок АВ и его изображение нахо­

в точке В). Точка А) лежит на оси, и

лярен Р)' Р1 (рис.

Так рабо­

бинокля, микроскопа.

Лучи не пересекаются, но пересекаются их продолжения

AlB l перпендику­ - прямое, мнимое

9).

мнимое,

-

прямое, уменьшенное (Г

расстояние от отрез­

- фокусное расстояние (f = OFl

A)Bl

Построим изображение отрезка АВ в воmyroй линзе.

главной опти­

ка (предмета) до оптического центра

= ОА), /

В таком режиме работают проектор, ки­

должение. У линзы два фокуса: левый и

ческой оси, в выпуклой линзе.

линзы

8).

3. d> 21. ное (Г < 1),

АВ, перпендикулярного

6

= ОЕ;). Изображение получается > 1), действительное, от­

ния не пересекается с главной оптиче­

(рис.

Рис.

ОЕ2

перевёрнутое, увеличенное (Г

пересекается с осью не луч, а его про­

F'

2. / < d < 2/ (2/ =

ЛУЧ, параллельный глав­

9

ной оптической оси, после преломле­

зывается рассеивающей.

""

Рис.

8

/

где

d)

/ >

> О,

d

(1)

dl

о для выпуклой линзы,

/ <о

для вогнутой линзы;

если предмет и его изображение находятся по раз­

ные стороны от линзы,

dl

<О 83

В противном случае.

~ш -о

-----------В2/--

Bl /

Энциклопедический словарик школьника

Линия магнИтной индУкции -

кривая, в

каждой точке которой вектор В магнитной индукции направлен по касательной (см. ри­ сунок).

Линии магнитной индукции введены для наглядного изображения магнитных полей. Свойства маг­ нитных силовых линий:

Замкнутые. Поле с замкнутыми силовыми линиями

1.

называется

2.

Через точку в пространстве проходит только одна си­

ловая

3.

вихревым.

магнитная

Физuка

.st..n

в физике работал в области молекулярной физики и электростатики. В молекулярной физике вьщвинул ряд глу­ боких идей и намного превзошёл уровень современной ему физики.

М. В. Ломоносов

-

один из основателей учения об атом­

но-молекулярном строении вещества. В период господства теории теплорода утверждал, что теплота обусловлена дви­

жением корпускул (молекул). Основал первую в России химическую лабораторию. По его инициативе бьш открыт

Московский университет. Описал строение Земли, объяс­ нил происхождение многих полезных ископаемых и ми­

линия.

По густоте силовых линий магнитного поля можно

судить о его интенсивности. Наибольшая густота силовых линий наблюдается у магнитных полюсов.

нералов.

В электростатике занимался вопросами атмосферного электричества, изобрёл электроизмерительный прибор для

определения интенсивности атмосферных разрядов и мол­

Лодыгии Александр Николаевич (1847-1923) - русский электротехник. Изобрёл лампу накаливания с телом на­ кала в виде тонкого угольного стерженька, находящегося

под стеклянным колпаком. Изобрёл несколько типов ламп накаливания с металлическими нитями. Впервые приме­

нил вольфрам для тела накала. Конструировал приборы электрического отопления, электрические печи для плав­

ки металлов и РУд, закалочные печи, респираторы с элек­

тролитическим получением кислорода для дыхания. Зани­

мался электрификацией кустарных промыслов и электри­ ческой тягой.

ниеотвод (вместе с Г. В. Рихманом). В астрономии открыл наличие атмосферы на Венере. Ввёл в русский язык слово

«физика), когда перевёл с немецкого языка первый учеб­ ник физики, изданный в России.

Луч света

-

направление, вдоль которого распростра­

няется свет. Основное понятие в геометрической оптике. В однородной прозрачной среде луч света

Внеоднородной прозрачной среде

Рефракция света

-

-

-

прямая линия.

кривая.

искривление световых лучей вслед­

ствие прело мления в оптически неоднородной среде с не­ прерывно изменяющимся от точки к точке показателем

Ломоносов Михаил Васильевич (1711-1765) - русский учёный-энциклопедист, поэт, заложивший основы русско­ го литературного языка,

историк,

астроном,

художник,

поборник развития отечественного просвещения, науки и

преломления.

Рефракция в атмосфере Земли бывает астрономическая

(свет идёт от внеземных источников света) и земная. Бла­ годаря земной рефракции возникают условиях

экономики.

84

-

миражи.

85

-

при определённых

~Ltl

Энциклопедический словарик школьника

м

МаmИт постоянный -

Физика

~.n

Магнитный

поток прямо пропорционален

числу маг­

нитных силовых линий, пронизьmающих данный контур.

твёрдое тело, длительное время

сохраняющее магнитные свойства. Сильными магнитны­

Максвелл Джеймс Клерк

(1831-1879) -

английский

ми свойствами обладают сталь, чугун, никель, кобальт,

физик, создатель классической электродинамики. Разви­

некоторые редкоземельные металлы, а также ферриты

вая идеи М. Фарадея, создал теорию электромагнитного

­

вещества-диэлектрики (например, окись железа). Природ­

поля (уравнение Максвелла); ввёл понятие о токе смеще­

ный постоянный магнит

ния, предсказал существование электромагнитных волн,

-

магнитный железняк. Посто­

янный магнит имеет северный

магнитные

выдвинул идею электромагнитной природы света. Устано­

полюса. Разноимённые полюса магнитов притягиваются,

вил статистическое распределение в молекулярной физике

одноимённые полюса отталкиваются. Полюс

место сгу­

(распределение Максвелла), а также исследовал вязкость,

щения магнитных силовых линий, здесь магнитное поле

диффузию и теплопроводность газов. Получил первокласс­

постоянного магнита

наиболее сильное. Принято счи­

ные результаты в теории упругости, оптике, калоримет­

тать, что магнитная силовая линия выходит из северного

рии. Доказал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел.

полюса

N

-

N

и южный

и входит в южный полюс

S -

S. Манометр

МаmИтные силовые линии -

(см. Линия магнитной ин­

Маmитный поток (поток вектора маг­ нитной индукции через контур)

ления газов и жидкостей. Избыточное давление Ризб опре­

-

солютном вакууме Р

=о

Па и Ризб

= -Ратм '

Если Ризб

> О,

то

считается, что газ сжат. При Ризб = О газ находится под ат­

<О

мосферным давлением. При Ризб

мая формулой

режённом состоянии. Манометры бывают жидкостные (во­

S· cos

-

а

угол между нормалью,

n

s-

давлений газа) и металлические (для измерения больших

пло­

избыточных давлений газа и жидкости).

направление

Единица избыточного давления в СИ

которой задаётся вектором (n = 1) и Ё. может быть направлен как вверх, так и вниз, Так как

n

то Ф определяется с точностью до знака. Единица магнитного потока в СИ 2

1 Вб = 1 Тл· м .

газ находится в раз­

дяные и ртутные для измерения небольших избыточных

а,

модуль вектора магнитной индукции Ё;

щадь контура;

скаляр­

де и атмосферного давления Ратм (Ризб = Р - Ратм)' При аб­

ная физическая величина Ф, определяе­

Ф = в·

-

при бор для измерения избыточного дав­

деляется как разность давления Р газа (жидкости) в сосу­

дукции).

где В

-

-

вебер (Вб).

- паскаль (Па).

Масса. Важнейшее понятие физики. Различают инерт­ ную массу и гравитационную массу. Инертная масса оп­

ределяется в опытах по взаимодействию тел. Если при вза­ имодействиях тела получают одинаковые ускорения, то

86

87

~ш ~C

------------ Энциклопедический словарик школьника

массы тел считаются одинаковыми.

Если ускорения раз­

Физика

~CJJl

физике масса тела

скалярная постоянная величина. В ре­

-

ные, то отношение масс взаимодействующих тел обратно

лятивистской физике (в специальной теории относитель­

пропорционально

ности) масса зависит от модуля

отношению ускорений: й2

релятивистская масса т (масса движущегося тела) и то

т2

й1

масса покоя тела связаны формулой

-=­ Выбирая условно массу одного тела за эталонную (на­

пример, в СИ т л

=

т1

скорости тела. Поэтому

v

т1

= 1

т

кг), можно определить по из­

вестным ускорениям массу второго тела. Инертная масса количественная мера инертности тела. Инертность

-

­

свой­

ство тела сопротивляться изменению его скорости. Чем

где с

-

=

Jno V ~' ~=c'

vl-~­

­

(1)

скорость света в вакууме. В опытах на ускорителях

элементарных частиц доказана справедливость формулы

инеравенства

(1)

v

<с

для частиц вещества. При

v --7 С v < с.

больше масса тела, тем труднее изменить его скорость

т --7

(меньше ускорение, получаемое при взаимодействии), тем

Фотон не имеет массы покоя, т. к., рождаясь, он двигает­

больше инертность тела.

ся со скоростью света в вакууме. Чтобы существовала ре­

Гравитационная масса

это масса тела, входящая в

-

00,

но скорость частицы вещества конечна и

лятивистская масса фотона, в

(1)

следует формально по­

закон всемирного тяготения Ньютона. Модуль силы тяго­

лагать то

тения

ся по формуле Эйнштейна для релятивистской энергии Е:

Fp

с которой Земля действует на тело, находящее­

= О кг.

Релятивистская масса фотона определяет­

ся на её поверхности, определяется формулой

F:т где т

-

=с

RT '

кг),

R-

-

средний радиус Земли

гравитационная постоянная (6,67· гравитационная

масса Земли

(6400

км),

Е=

G­

10-11 Н· м 2/кг 2 ). Изме­

масса при взвешивании.

Равенство гравитационной

где

h-

постоянная Планка,

(3) получим

создании обшей теории относительности

-

v-

частота фотона. Из

(2)

и

hv

т=---т. с

современной

теории гравитации, включающей в себя теорию гравита­

ции Ньютона как частный случай.

-

(3)

hv,

формулу для релятивистской массы фотона:

и инертной массы Эйн­

штейн, опираясь на опытные данные, постулировал при

Масса тела

(2)

и формуле Планка для энергии фотона Е:

гравитационная масса тела, М

(5,976·1024 ряется

Е= тс 2

тМ

величина положительная (вытекает из

Масса критическая

-

наименьшая масса делящегося

вещества (например, изотопа урана 2~~U), при которой может протекать цепная ядерная реакция.

опытов по взаимодействию тел и взвешивания). Масса тела не может быть равной нулю, т. к. все тела состоят из моле­

Материя

-

всё, что нас окружает и воздействует на

кул и каждая молекула имеет свою массу. В классической

наши органы чувств или физические приборы. Материя

88

89

~a.tl

Энциклопедический словарик школьника

Физика

.st..lJ

существует в виде веществ (земля, вода, воздух и т. д.) И

Fi

полей (электрическое, магнитное, электромагнитное, гра­

5,

витационное и т. д.).

где

52 Машина гидравлИческая

- машина, действие которой

жидкости. Большинство гидравлических машин

-

-

модули сил, действующих на поршни;

51

и

площади поршней (см. рисунок). Гидравлический пресс

позволяет получить значительный выигрыш в силе.

основано на законах равновесия и движения жидкостей и которая предназначена для создания напорного потока

F 1 и F2

F2

= 52 '

Прuмер З. Гидравлический домкрат

-

объёмный гидро­

привод. Состоит из плунжерного насоса, рабочего цилин­

это на­

дра с поршнем, трубопроводов и крана, соединяющего

сосы. Насосы бывают динамические и объёмные. В дина­

полость высокого давления с атмосферой и предназначен­

мическом насосе силовое воздействие на жидкость осуще­

ного для опускания домкрата.

ствляется в проточной камере, постоянно сообщающейся

со входом и выходом насоса; например, лопастные (цент­

Пример

4.

Автомобильный гидравлический тормоз

­

объёмный гидропривод.

робежные и осевые), электромагнитные, насосы трения. В объёмном насосе силовое воздействие на жидкость проис­

ходит в рабочей камере, периодически изменяющей свой

Маятник математический -

(см. Колебания механиче­

ские).

объём и попеременно сообщающейся со входом и выхо­

дом насоса; например, возвратно-поступательные (порш­

Маятник пружинный -

(см. Колебания механические).

невые, плунжерные, диафрагменные), крыльчатые, ро­

Международный эталон КИJlограмма. Хранится во фран­

торные.

совокупность гидромашин и гидроап­

цузском городе Севре. С этого образца выполняются ко­

паратов, предназначенных для передачи механической

пии для других стран. Образец выполнен из сплава плати­

энергии и преобразования движения при помощи жидко­

ны

сти. Гидроприводы бывают объёмные и гидродинамические.

кой же высоты. Вторичные образцы изготавливают из стали

Гидропривод

Прuмер

-

Поршневой водяной насос

1.

-

объёмная гид­

(90 %)

и иридия

(10 %)

диаметром около

39

мм и та­

или латуни.

равлическая машина.

Прuмер

2.

Гидравлический пресс

-

объёмный гидропри­

Метод меченых атомов

-

метод, в котором наряду с

вод: два гидравлических цилиндра с поршнями (два гид­

обычными нерадиоактивными изотопами данного хими­

родвигателя), соединённые трубопро­

ческого элемента используют радиоактивные изотопы в

•

водом. Работа гидравлического пресса

небольших количествах, безвредных для организма. Радио­

торого следует формула гидравличе­

основана на законе Паскаля, из ко­

активные и нерадиоактивные изотопы одинаково вступа­

I

ют в химические связи в растениях и в организме живот­

ского пресса:

ных и человека. По излучению радиоактивных изотопов,

I Р2

f; SI

I I

S2

90

91

~

Энциклопедический словарик школьника

попавших в организм, можно судить о работе соответству­

Физика

~

Модель ядра

- протонно-нейтронная модель ядра, пред­

ющего органа организма, поставить правильный диагноз,

ложенная Иваненко-Гейзенбергом. Ядро состоит из Nней­

получить информацию об обмене веществ и т. д.

тронов и

Z

протонов.

Z

называют также зарядовым чис­

лом. Массовое число А, или число протонов и нейтронов в

Метод сцинтилляций

- метод регистрации частиц, при

котором частица, попадая на экран, ПО крытый тонким

слоем люминофора, вызывает вспышки

-

кратковремен­

ное люминесцентное (холодное) свечение точки экрана,

­

+ Z.

ядре, равно N состоит из

Например: ~~Fe

протонов и

26

30

-

ядро атома железа

нейтронов.

Протоны и нейтроны называются нуклонами. Поэтому массовое число равно числу нуклонов в ядре или прибли­

наблюдаемые в микроскоп. Современный счётчик сцин­

жённо

тилляций связан с фотоумножителем

прибором очень

ного химического элемента в атомных единицах массы в

чувствительным и быстродействующим. Фотоны от вспыш­

Периодической системе элементов Менделеева, т. к. масса

ки, попадая на катод фотоумножителя, выбивают из него

электронов мала в сравнении с массой ядра.

-

электроны, вызывая электрический импульс, регистриру­

-

массе наиболее распространённого изотопа дан­

Зарядовое число равно числу протонов (или заряду ядра,

выраженному в элементарных зарядах) или порядковому

емый радиотехническими методами.

номеру элемента в таблице Менделеева. Поскольку атом

'1

МеханИзмы простые

'2

- приспособления

для изменения направления или значе­

ния силы. Различают два вида простых механизмов: рычаг и его разновидности

Ёj +

~

t 2

(блок и ворот) и наклонная плоскость и

её разновидности (клин и винт). Простые

механизмы при меняют для получения выигрыша в силе.

Так, для рычага выполняется правило Архимеда:

Fi

F2

где

F), F2 -

модули сил;

всех электронов атома равна нулю.

Молекула

-

мельчайшая наименьшая частица данно­

го вещества, обладающая его химическими свойствами и

состоящая из атомов, соединённых химическими связя­ ми.

Например, молекула воды Н 2 О состоит из двух атомов

водорода Н и одного атома кислорода О. Если попьтгаться

12

разделить молекулу воды, то из двух молекул воды могут

= 7;'

11' 12 -

электрически нейтрален, то сумма заряда ядра и зарядов

получиться две молекулы водорода Н 2 и одна молекула

плечи сил (см. рисунок).

Согласно этому правилу, умело применяя рычаг, можно

кислорода

02'

получить значительный выигрыш в силе. Простые меха­

Момент сИлы оmосительно точки О. в средней школе

низмы широко применяются в технике как отдельно, так

момент силы определяется как скалярная физическая ве­

и в комбинации друг с другом, образуя достаточно слож­

личина (только для плоской системы сил), определяемая формулой

ные машины и механизмы.

92

93

~JJj

Энциклопедический словарик школьника

о

"<}/

~

M=±P·h, где М

Физuка

~.lJj

н

(1)

момент силы относительно точки

-

О (относительно оси, перпендикулярной

Наблюдение

процесс познания, который состоит в

-

плоскости чертежа и проходящей через точ­

целенаправленном осмысленном восприятии сознательно

ку О);

плечо силы

отобранных предметов, процессов и состояний и выпол­

(кратчайшее расстояние от точки О до линии действия

няется без измерений. Его следует отличать от эксперимента

силы). Если

и опыта.

F

F-

модуль силы

F

и

h-

пытается повернуть тело (плоскую фигу­

ру) против часовой стрелки, то в по часовой стрелке

-

знак

(1)

выбираем знак

+,

Эксперимент

процесс познания, проводимый чело­

-

веком планомерно при помощи экспериментальной уста­

-.

В вузовской физике момент

векторная физическая

новки и измерительной физической аппаратуры для по­

величина (точнее, псевдовектор), определяемая через век­

лучения ответа на вопрос о природных явлениях и зако­

торное произведение. Проекция векторного момента на

номерностях.

-

ось, перпендикулярную плоскости чертежа, даётся фор­

мулой

(1).

Единица момента силы в си

-

ньютон-метр

(Н· м).

Мощность механическая личина

N,

1. 2. 3.

ПЛанирование. Проведение. Анализ и обработку результатов.

скалярная физическая ве­

Опыт отличается от эксперимента большей простотой,

которая показывает, какая механическая рабо­

отсутствием сложной экспериментальной установки, слож­

та А совершается в единицу времени

ной измерительной аппаратуры и т. д.

t.

N= А t .

Напряжение электрическое

Единица механической мощности в си

1 Вт

Эксперимент включает в себя:

-

ватт (Вт).

= 1 Дж/с.

- скалярная физическая

величина и, которая показывает, какую работу А совер­ шает электрическое поле по переносу единичного элект­ рического заряда

Мощность электрИческого тока

- скалярная физическая

и=А

величина Р, которая показывает, какая работа А элек­ трического тока совершается в единицу времени

Q'

Единица электрического напряжения в СИ

t.

-

вольт

(В).

р=А

1В

t .

Единица мощности электрического тока в СИ

q:

-

= 1 Дж/Кл.

ватт

Напряжённость электрического поля - векторная фи­ зическая величина Е, которая показывает, какая сила F

(Вт).

1 Вт = 1 ДЖ/с.

94

95

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~IШ ----------------------0

действует на единичный положительный электрический

проникает. Нейтрино не имеет заряда и, возможно, массы

заряд

покоя (см. также Антинейтрино).

q,

находящийся в электрическом поле:

-

F q'

F q' q>O ,

Е=-

где

F-

модуль силы, Е

Е=-

-

модуль напряжённости элект­

Существует три вида нейтрино: электронное, мюонное и таонное. Электронное нейтрино возникает при ~+ -рас­ паде (см. Бета-распад).

рического поля. Единица напряжённости электрического поля в СИ

-

Нейтрон -

Н/Кл или В/м.

элементарная частица-адрон. Участвует как

в сильных, так и в слабых взаимодействиях. Не имеет за­

Насос

- (см. Машина гидравлическая).

ряда, масса покоя равна

1,6749·

10-27 КГ. В свободном со­

стоянии (вне атомного ядра) живёт в среднем

Невесомость

15

мин. В

- состояние тела, когда пропадёт его вес.

результате эволюции звёзд некоторые из них, в зависи­

Достигается это состояние при свободном падении тел или

мости от массы, превращаются в нейтронные звёзды. В них

при движении орбитальной станции по околоземной ор­

вещество состоит не из атомов и молекул, а из нейтронов.

бите. В этих случаях вся сила тяжести идёт на создание ус­

После выгорания водорода и его изотопов в звезде пре­

корения свободного падения, с которым движется и сво­

кращаются термоядерные

бодно падающее тело, и космонавт, и орбитальная стан­

обходимое давление для поддержания устойчивости звез­

ция. Состояние, близкое к невесомости, имеет человек,

ды. Звезда под действием гравитации начинает сжимать­

находящийся в воде, т. к. вьпалкивающая сила почти урав­

ся,

новешивает силу тяжести.

атома, взаимодействуя с протонами и превращая их в ней­

и

электроны

атома

реакции,

начинают

которые создавали не­

вдавливаться

троны. Плотность нейтронного вещества в

Нейтрино

- элементарная частица-лептон. Участвует

1015

в ядро

раз больше

средней плотности Земли.

только в слабых взаимодействиях (гравитационные взаи­ модействия нейтрино ничтожно малы для энергий, кото­

рые известны современной физике). Появляется в ядерных

Нуклоны

- общее название для протонов и нейтронов,

т. е. частиц, из которых состоит ядро атома.

реакциях, в частности при ~+ -распаде, и уносит с собой энергию. С веществом взаимодействует слабо, поэтому

Ньютон Исаак (1643-1727) -

английский математик,

спокойно проходит через плазму Солнца и недра Земли.

механик, астроном и физик. Открыл дифференциальное

Нейтринная астрономия позволяет получить важную ин­

и интегральное исчисления (одновременно с Г. В. Лейб­

формацию о процессах, происходящих в недрах Солнца. Для

ницем). Является автором корпускулярной теории света. В

регистрации солнечных нейтрино используются хлор-ар­

механике продолжил труды Галилея, Декарта, Кеплера.

гоновые установки, которые находятся глубоко под по­

Сформулировал основные законы классической механи ­

верхностью Земли

(l,5-2

км), куда другое излучение не

96

КИ,

открыл закон всемирного тяготения на основе зако­

97

~

Энциклопедический словарик школьника

.&CalJ

Физика

нов Кеплера, сформулировал теорию движения небесных

угольного параллелепипеда вычисляется как произведение

тел, создав основы небесной механики. Пространство и

трёх его измерений. Для тел сложной формы, имеющих

время считал абсолютными, за что подвергался критике

внутри полости, можно использовать для определения объё­

со стороны других учёных. Кризис В физике, возникший

ма физические методы: метод вытеснения (метод Архи­

меда) и метод, основанный на измерении массы т тела

на весах и расчёте объёма V по формуле

в конце

XIX -

начале ХХ в., привёл к пере смотру клас­

сических представлений в физике и созданию специаль­ ной и общей теорий относительности, в которые теории

т

v=­р'

Ньютона вошли как частный случай для малых скоростей тел и слабых гравитационных полей.

Обосновал законы отражения и преломления света на

где р

-

плотность вещества, из которого сделано тело.

Единица объёма в СИ -

кубический метр (м З ).

основе корпускулярной теории света, исследовал интер­ ференцию и дифракцию света, но в рамках корпускуляр­

ной теории объяснить их не смог. Orкрыл дисперсию све­

ОптИческая сИла линзы - скалярная физическая вели­ чина, определяемая по формуле

та, построил первый зеркальный телескоп (телескоп-реф­

п=! /,

лектор).

где / -

о Обертоны

-

все тоны сложного музыкального звука,

-

if> О),

дЛЯ вогнутой линзы D < О

ная единица оптической силы 1 дптр = 1 M- 1.

,

-

if< О).

Внесистем­

диоптрия (дптр).

,

Опьrr Юнга - опыт, в котором использовалась истори­

кроме основного.

Тон

п> О

фокусное расстояние линзы. Для выпуклой линзы

гармоническая (синусоидальная) звуковая вол­

на (простой музыкальный звук). Сложный музыкальный звук состоит из основного тона

чески первая интерференционная схема. Свет от источни­ ка света проходил через щель в первом экране и попадал

на второй экран, в котором находились близко друг к другу

(гармонический звук наименьшей частоты) и обертонов

две другие щели. Световые пучки, расширяясь вследствие

(гармонические звуки остальных частот звукового спект­ ра, которые в целое число раз больше частоты основного

дифракции, падали на белый экран. В области их перекры­ тия наблюдались интерференционные полосы. С помощью

тона).

этого опыта английский учёный Томас Юнг впервые из­ мерил длину волны света.

Объём

-

геометрическая характеристика тела. Для тел

простейшей формы геометрия даёт формулы для вычисле­ ния объёма, или вместимости. Например, объём прямо­

98

Осадка - глубина, на которую находящееся на плаву судно погружено в воду.

99

~~

Энциклопедический словарик школьника

Отвердевание (см. Кристаллизация).

вом смысле,

Относительность движения. Движение тела зависит от системы отсчёта (СО), в которой оно рассматривается. Так, сплавляемое по реке бревно движется относительно СО, связанной с берегом, и покоится относительно СО, свя­

занной с бревном. От СО зависят все кинематические ве­ личины,

определяющие

движение

тела,

Физика - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

а также

•

или внутреннее,

ление Р жидкости

дав­

ных в оправу. Для устранения дальнозоркости или близо­ рукости используются выпуклые (собирающие) или вогну­

тые (рассеивающие) линзы.

•

на дно

•

о"

'.

•

•

•

• • • •

•

•

О

•

..

•

.' 00.. .

• • •

•

е.

:

6

'

•

:

•.....

' .

•

е.

'

'

•••

••

••• '.

:

'

• :

. . • ".

cyнKe сосудов можно рассчитать по формуле р

P=s' где р -

ОчкИ - устройство, состоящее из двух линз, вставлен­

•

трёх изображённых на ри­

траекто­

рия движения каждой точки тела.

ш--ш 0

123

и заключаю­

щееся в следующем. Весо­ вое,

~IШ '""G

вес жидкости; S -

плошадь дна сосудов. Поскольку

площадь дна одинакова для всех трёх сосудов, а вес жид­

кости больше в сосуде З, то должно быть Рз показывает, что Рl

= Р2 = Рз'

> Р2 > Pl'

Опыт

Ошибка в рассуждениях за­

ключалась в том, что не бьmо учтено действие на жидкость

со стороны боковой стенки сосуда. В сосуде З, например, это действие уравновешивает дополнительный вес жид­ кости вне цилиндрического столба жидкости с площадью

п Падение свободное

основания, равной площади дна сосуда. К тому же резуль­

- движение тела, имеющего нуле­

вую начальную скорость, под действием только силы тя­

жести. Свободное падение может происходить только в ва­ кууме, где все тела независимо от формы и массы падают с ускорением свободного падения, которое вблизи поверх­

ности Земли приблизительно равно

9,8

м/с 2 . При паде­

нии в атмосфере сила сопротивления воздуха при боль­ ших

скоростях

движения

может

уравновешивать

силу

тяжести и тело будет падать вертикально вниз (при отсут­ ствии ветра) с постоянной или почти постоянной скорос­ тью.

тату приходим, используя формулу

Р = где р

-

падения;

pgh,

плотность жидкости;

h-

g -

ускорение свободного

высота столба жидкости. Откуда следует, что

внутреннее давление, оказываемое жидкостью на дно со­ суда, зависит от плотности жидкости и высоты столба жид­

кости. Если высоты столбов жидкости в трёх сосудах оди­ наковы и в сосудах находится одинаковая жидкость, то

одинаковы и внутренние давления на дно трёх сосудов.

Пасюiль Блез (1623-1662) -

философ, математик, ос­

трый полемист, ставший одним из классиков французской

Парадокс гидростатический

- явление, не соответству­

ющее обычным представлениям, базирующимся на здра­

100

литературы, физик и механик.

Повторил опыт Торричелли, а также поставил новые опыты с целью доказать существование торричеллиевой

1О 1

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика lIлавание тел. На тело, погружённое в

пустоты. Установил, что с увеличением высоты подъёма над поверхностью Земли атмосферное давление уменьша­ ется.

Паскаль

-

классик гидростатики. Он первым начал опе­

рировать представлениями о передаче жидкостью давления

и открыл закон, носящий теперь его имя. Сформулировал принцип гидравлического пресса.

В области математики получил результаты в аналити­ ческой и проективной геометрии, в теории чисел и тео­

~LlJ

жидкость, действует сила тяжести

FT

и вы­

талкивающая (архимедова) сила Рд . Если Рд > рт , то тело всплывает и имеет поло­ жительную плавучесть. Если Рд = рт , то

~

::i;..~ '

••

'~T'

тело плавает на любой глубине при постоянной плотности

жидкости и имеет нулевую плавучесть. Если Ё'д

< рт ,

ТО те­

ло тонет и имеет отрицательную плавучесть. Если тело пла­

вает на поверхности жидкости, то Ё'д. = Ё'; (см. рисунок). Подводные лодки

рии вероятностей. Изобрёл арифметическую машину для

-

суда с регулируемой плавучестью.

За счёт приёма воды в балластные цистерны или удаления

вычислений.

воды сжатым воздухом можно добиться погружения или

Перемещение

-

вектор, имеющий начало в начальном

положении точки, а конец

-

в конечном. Позволяет оп­

всплытия подводной лодки. Регулируют свою плавучесть рыбы и морские животные.

ределить конечное положение точки, если известно её на­

Плавление

чальное положение.

-

процесс перехода кристаллического веще­

ства из твёрдого состояния в жидкое. Плавление происходит

Период колебания

- время, в течение которого мате­

при температуре плавления, которая у каждого твёрдого

риальная точка (колебательная система) совершает коле­

кристаллического вещества своя. При плавлении энергия

бание, а все характеризующие его параметры претерпева­

к двухфазной среде (твёрдое тело и жидкость) подводит­

ют полный цикл изменения.

ся,

но температура среды не меняется в равновесных ус­

ловиях до тех пор, пока всё твёрдое тело не расплавится.

Пипетка

устройство для получения капель жидкости.

Энергия идёт на разрушение кристаллической решётки,

Состоит из стеклянной трубки, суженной с одного кон­

т. е. порядка расположения частиц вещества (атомов, ионов

ца, и резинового колпачка, надеваемого на другой конец

или молекул

трубки. Если сжать резиновый колпачок и поместить стек­

решётки). Количество теплотыI Qпл, которую при темпера­

лянную трубку в жидкость, а потом отпустить резиновый

туре плавления следует сообщить твёрдому кристалличе­

колпачок, то жидкость поступит в пипетку под действием

скому телу массой т, чтобы его расплавить, можно рас­

атмосферного давления, поскольку в пипетке было созда­

считать по формуле

-

но разрежение воздуха. Вынув пипетку из жидкости и слегка

где л.

102

в зависимости от типа кристаллической

QПJl

нажимая на резиновый колпачок, получим маленькие кап­ ли жидкости.

-

-

= л.m,

удельная теплота плавления, Дж/кг.

103

~ШI ------------------------- Энциклопедический словарик школьника

~~

ПЛечо силы -- кратчайшее расстояние от рассматривае­ мой точки до линии действия силы.

Физика

~~

зарядами, а потому силовые линии (или линии напряжён­

ности) этого поля нигде не начинаются и нигде не за­ канчиваются, а являются замкнутыми. Работа в вихревом

ПЛоскость наклонная -- простой механизм, позволяю­

поле по замкнутому контуру не равна нулю. Вихревое элек­

щий в зависимости от угла наклона получить тот или иной

трическое поле, являясь переменным, может само по рож­

выигрыш в силе.

дать переменное

магнитное поле,

оно также вихревое, с

замкнутыми силовыми линиями (линиями вектора маг­

nЛоmость -- скалярная физическая величина р, кото­ рая показывает, какой массой т обладает тело единично­

го объёма

v:

нитной индукции). Отсюда следует, что одно вихревое поле без другого сушествовать не может и они образуют единое целое

р= V'

--

электромагнитное поле.

Электромагнитное поле может отрываться от источни­

т

Единица плотности в СИ

--

килограмм на кубический

3

метр (кг/м ).

ка волн (антенны) и распространятьсяв пространствев ви­

де электромагнитнойволны. Распространяютсявсе элек­ тромагнитные волны в вакууме со скоростью С::::

3 . 108

м/с.

В среде скорость электромагнитных волн уменьшается.

Подшипник -- устройство для снижения потерь на тре­

Электрическое стационарное поле, связанное с непод­

ние в местах опоры валов и осей в корпусах изделий. Бы­

вижным

вают подшипники скольжения, качения, гидростатиче­

отсчёта (СО), в которой заряд неподвижен. В СО, движу­

ские, гидродинамические, газодинамические и т. д. Для

щейся по отношению к заряду, возникает и магнитное по­

уменьшения потерь на трение подшипники качения и

ле. Магнитное стационарное

скольжения смазываются жидкой или густой смазкой.

сушествует без элеl\.ттрического

зарядом,

может

сушествовать

только

в

поле постоянного

системе

магнита

в СО, неподвижной отно­

сительно постоянного магнита. Если СО движется отно­

Позитрон -- античастица электрона. Вначале сушество­

сительно

постоянного

магнита,

то

возникает

и вихревое

вание позитрона предсказал английский физик Поль Ди­

электрическое поле. Электрическое поле, связанное с не­

рак

подвижными

(1902--1984),

а потом позитрон был обнаружен в

электрическими

зарядами,

является

потен­

камере Вильсона в магнитном поле. Электрический заряд

циальным.

позитрона равен положительному элементарному элек­

нулю. Силовые линии начинаются на положительных за­

трическому заряду

Кл), масса покоя позитрона

рядах или на бесконечности

(9,11 . 10-31 КГ).

тельных зарядах или на бесконечности. Через любую точ­

(1,6· 10-19

равна массе покоя электрона

В нём работа по замкнутому контуру равна и заканчиваются

на отрица­

ку любого поля проходит только одна силовая линия поля.

Поле вихревое электрИческое -- поле, порождаемое пе­ ременным магнитным полем. Вихревое поле не связано с

104

Густота силовых линий свидетельствует ти поля.

105

об интенсивнос­

~

Энциклопедический словарик школьника

Полюс мamиmый -

(см. Магнит постоянный).

Физика

~Jj

ды в другую. В. Снеллиус эксперимен­ тально открыл

Попов Александр Степанович (1859-1906) -

русский

1621

м

закон преломления в

г. (современную формулировку

физик, изобретатель радио. Построил первый в мире ра­

закона преломления дал Р. Декарт в

диоприёмник, применив в его схеме чувствительный эле­

1630

мент

когерер. Передал первую в мире телеграмму по

ломлённый (ОВ) и перпендикуляр (МО),

беспроволочному телеграфу. Проводил опьпы по радиоте­

восстановленный в точке падения (О)

леграфированию на Балтийском и Чёрном морях. Во вре­

К границе раздела сред

мя опытов по радиосвязи с помощью прибора Попова бьmо

кости и

-

А

2

г.): луч падающий (АО), луч пре­

1 и 2 (рис. 1),

в

Рис. 1

лежат в одной плос­

sin <х

впервые обнаружено отражение радиоволн от кораблей. n21

Создал первую приёмную антенну, применил заземление

= sin ~ ,

для увеличения дальности приёма радиосигнала. При уча­

где

стии Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в

тельно первой (относительный показатель преломления);

армии России.

<х

n 21 -

показатель преломления второй среды относи­

- угол падения; ~ - угол преломления. Значение n2 , не

зависит от угла падения <х, а зависит от того, какие опти­

Правило буравчика

- (см. Индукция магнитного поля).

чески прозрачные среды граничат друг с другом. Из прин­ ципа Гюйгенса или электромагнитной теории света мож­

Правило левой руки

- (см. Индукция магнитного поля).

но выяснить физический смысл относительного показа­ теля преломления:

Правило смещения

- (см. Альфа-распад и Бета-распад).

Предохранитель плавкий

- электрический прибор, от­

ключающий электрическую сеть, если сила электрического

n21 здесь и, -

> ~,

ра

лока рассчитана на определённую силу тока

(5

А,

10

то n 2,

> 1 и и 1 > и2'

Показатель преломления

свинца), проходящая внутри фарфоровой пробки. Прово­

n

среды относительно вакуума

называется абсолютным показателем преломления среды:

А

с

n=­ v

и т. д.). Если сила тока больше допустимого значения, то проволока расплавится и цепь разомкнётся.

скорость

света во второй среде.

Если <х

проволока из лёгкоплавкого металла (чаще всего,

и2

скорость света в первой среде; и2 -

тока окажется больше допустимой. Главная часть прибо­

-

иl

=-,

Поскольку из опытов

n

> 1,

то с

> и, т.

е. скорость света в

вакууме больше скорости света в любой среде. Пусть

Преломление света

-

изменение направления светово­

го луча при переходе из одной оптически прозрачной сре­

106

n, ­

абсолютный показатель преломления первой среды, n2 ­ второй, тогда

107

~~

Энциклопедический словарик школьника

n21

и)

С

иl

n2

и2

и2

С

nl

Физика

~

=-=-'-=-.

Среду с меньшим абсолютным показателем преломле­ ния принято называть оптически менее плотной. Абсолют­

1

(воздух)

1

(воздух)

2

(вода)

2

(вода)

ный показатель преломления среды определяет скорость распространениясвета в данной среде и зависит от темпе­ ратуры, плотности и упругих напряжений среды, а также

Рис.

от длины волны самого света. Для красного света он мень­ ше, чем для зелёного, а для зелёного меньше, чем для фиолетового. Зависимостьабсолютногопоказателяпрелом­ ления среды от частоты света называется дисперсией.

Поскольку n к

змой) И n к

= с/ик

<

пф (следует из опыта Ньютона с при­

(Пф

= с/vф)'

> Vф'

то и к

т. е. скорость крас­

ного света в среде с дисперсией больше скорости фиоле­ тового света. В вакууме дисперсии нет: С

Ф = СК = С

(следует

из опыта О. Рёмера по определению скорости света в ваку­ уме при наблюдении затмения Ио

Рис.

2 1t

3

некотором значении ао < 2 станет равным

1t

2'

При а

> аа

наступает явление полного отражения, т. е. преломлённый луч отсугствует. Найдём угол аа (предельный угол полно­ го отражения):

sin аа 1. 1 - - = - , sшаа = - , .

1t

sш-

n21

.

1

аа =аrсsш-.

n21

n21

2

спутника Юпитера).

Явление полного отражения широко используется в тех­

Ньютон, использовав призму, разложил белый свет в

нике: в биноклях, перископах, прицелах, в волоконной

спектр, условно выделив в нём

7

-

цветов (красный, оран­

оптике, в системах связи, в медицинских зондах и т. д.

жевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый).

Свет из узкого диапазона частот, полученный из спектра,

Пресс гидравлИческий

-

(см. Машина гидравлическая).

например пугём применения фильтров, называется моно­ хроматическим. Свет, полученный с помощью лазера, име­

Прибор электронагревательный

-

прибор, в котором

ет высокую степень монохроматичности. С помощью сме­

используется тепловое действие электрического тока (элек­

шения трёх цветов (красного, зелёного и синего) по теории

трические плитка, чайник, угюг и т. д.). Основная часть­

цветного зрения Г. Гельмгольца в современной видеотех­

нагревательный элемент (спираль из нихрома, имеющего

нике получают богатую гамму разнообразных цветов.

удельное сопротивление в 70 раз большее, чем у меди),

Если свет переходит из оmически менее плотной среды

в оптически более плотную, то а случае а

<В

(рис.

3).

>В

(рис.

2),

в противном

который нагревается до

1000-1200

ос без разрушения и

является компактным.

Если луЧ света движется из оптически

более плотной среды в оптически менее плотную, то при

Проводник электрический

-

изделие из вещества, про­

увеличении угла а угол В также будет увеличиваться и при

водящего электрический ток. Наилучшие электрические

108

109

~alJ

Энциклопедический словарик школьника

проводники

Физика

~alJ

р

металлы (серебро, медь, золото, алюми­

-

ний и т. д.). К проводникам относятся также бетон, зем­ ля, тела людей и животных, дерево, электролиты (рас­

Работа механическая

-

скалярная фи­

творы кислот, щёлочей и солей вводе), ионизированные

зическая величина А, определяемая форму­

газы.

лой А

Диэлектрик

-

вещество, не проводящее электрическо­

го тока (пластмасса, фарфор, стекло, резина, керосин, бензин, неионизированные газы).

В проводниках имеются свободные заряды (например, в металлах

-

свободные электроны, в электролитах

-

ио­

ны), а в диэлектриках их нет. Поэтому проводники про­ водят электрический ток, а диэлектрики не проводят.

Электрические провода предназначены для соединения электрических приборов в электрические цепи. Провода для

= р. S· cosa,

где

F-

S - модуль угол между векторами Ё и S.

постоянной силы,

1 Дж

- джоуль (Дж).

= 1 Н· м.

Работа электрическоro тока

-

скалярная физическая

величина А, которая показывает, какую работу совершает электрическое поле по переносу электрического заряда

меЖду двумя точками поля с напряжением А=

миния без изоляции. Провода для внугренней проводки

сы или резины (иногда в два слоя). Провода бывают од­

~

вектора перемещения, а­

Единица механической работы в СИ

линий электропередач изготавливаются из меди или алю­

делают из меди или алюминия с изоляцией из пластмас­

модуль вектора

q

U:

U·q.

Единица работы электрического тока в СИ

-

джоуль

(Дж).

= 1 В· Кл.

ножильные, двухжильные, трёхжильные и многожиль­

1 Дж

ные.

Часто для расчёта работы электрического тока исполь­ зуют и другие формулы:

протОн

-

элементарная частица-адрон. Участвует во всех

четырёх типах фундаментальных взаимодействий. Имеет

элементарный положительный заряд су покоя

1,6· 10-19 кл И мас­

1,6726·10-27 КГ. В свободном состоянии (вне атом­

ного ядра) время жизни не ограничено. Путь

-

расстояние, пройденное телом за некоторое

время. Является либо положительной величиной, либо ве­ личиной, равной нулю, если движение отсутствует. В СИ

А =

где

1-

u2 . t = Р . t

1 . и .t = 12 . R . t = -

R

сила электрического тока; t -

рическое сопротивление; Р

Поэтому

1 Дж

-

'

время;

R-

элект­

электрическая мощность.

= 1 В· А . с = 1 Вт· с.

Радиоактивность

-

самопроизвольное превращение

неустойчивых изотопов одного химического элемента в

.изотопы

другого химического элемента, сопровождающе­

измеряется в метрах (м). Например, автомобиль при тор­

еся испусканием некоторых частиц. Естественная радио­

можении проходит тормозной путь.

активность

110

-

радиоактивность неустойчивых изотопов,

111

~ШI

~C;

------------- Энциклопедический словарик школьника

~IШ

Физика --------------------~c

существующих в природе. Искусственная радиоактив­

кислорода

ность -

качестве топлива (экологически чистая пара) было впер­

радиоактивность изотопов, полученных в резуль­

тате ядерных реакций.

,1.qJ,

личина

определяемая формулой

,1.«> 5, \

где

= «>1

- «>2'

фаза колебаний точки А среды

«>, -

(поля) от первого когерентного источни­

ка волн

51; qJ2 - фаза колебаний точки А среды (поля) от 52 (см. рисунок).

второго когерентного источника волн

Разность фаз связана с разностью хода волн (см. ИН­ терференция) формулой 2п

у

-

и жидкого

водорода

длина волны, 7t

в

paKeThI

для межпланетных перелётов. Впервые ракеты на водороде и кислороде бьmи построены в Германии под руководством Вернера фон Брауна и использованы для обстрела Англии в годы Второй мировой войны.

PaKeThI широко использу­

ются в научных и военных целях и в космонавтике.

Изо­

брели ракеты в Китае вместе с изобретением пороха, где их использовали для праздничных увеселений.

Реактор Ядерный

- устройство, в котором может про­

исходить регулируемая цепная реакция деления ядер тя­

жёлых элементов под действием нейтронов.

,1.tn = - . ,1.d где л

окислителя

вые предложено К. Э. Циолковским в его проекте

Разность фаз волн от двух когерентных источников - скалярная физическая ве­

5) /

в качестве

:=::

л

В ядерном реакторе используются:

'

3,14,,1.d - разность хода волн

от двух когерентных источников:

,1.d = d l - d2• Здесь d] - расстояние от 51 дО А; d2

1) делящееся вещество (изотопы урана 2§~ U, 2§~ U, 2§~ U; 232Th плугония 239Ри 240Ри 241Ри)' 90' 94 '94 ' 9 4 '

тория

2) замедлитель быстрых нейтронов (тяжёлая вода, гра­ фит и др.);

-

расстояние от 52

до А.

Ракета - транспортное средство, позволяющее переме­ шаться в воде, воздухе и вакууме и использующее реак­

тивный принцип движения.

3) 4)

отражатель нейтронов (тяжёлая вода, графит и др.); двух- или трёхконтурная замкнутая система охлаж­

дения (теплоноситель: вода, жидкий натрий и др.);

5)

системы регулирования скорости uепной ядерной

реакции (стержни из кадмия и бора);

6) системы безопасности (защитная оболочка из желе­

Современные ракеты используют химическую энергию,

зобетона и свинuа для защиты от нейтронов и у-излуче­

выделяюшуюся при сгорании топлива в окислителе и пре­

ния, а также полная замкнугость цепей теплоносителей и

образуюшуюся в кинетическую энергию газа. Реактивная

отсутствие утечек в них).

струя создаёт реактивную тягу, которая приводит ракету в движение. Наибольший энергетический эффект можно

Реакции термоЯдерные

- экзотермические (с выделе­

получить, если использовать жидкий фтор как окислитель

нием энергии) реакции синтеза (слияния) лёгких ядер,

и жидкий водород как топливо. Использование жидкого

протекающие при высоких температурах. Например, реак­

112

113

Энциклопедический словарик школьника

,S)CLlJl

ция синтеза изотопов водорода

-

дейтерия и трития

-

и

+ 3Н 1

~

Резонанс

~

явление резкого возрастания амплитуды

-

колебаний при приближении частоты вынужденных коле­

превращения их в изотоп гелия и нейтрон: 2Н I

Физика

баний к частоте свободных, или собственных, колебаний.

4Н 1 2 е+ оп,

Неуправляемая термоядерная реакция реализована в

Возникает в различных по природе физических явле­

термоядерной, или водородной, бомбе. Для создания тем­

ниях (механический, акустический, электрический резо­

пературы порядка

нанс).

5 . 107

К, при которой протекает термо­

ядерная реакция, используется взрыв атомной бомбы, да­

ющей эту температуру в течение времени порядка

10-6

с.

Резонатор

-

устройство, предназначенное для усиле­

За это время успевает про изойти реакция в массе изотопа

ния звука, создаваемого источником звука. Если частота

водорода. Управляемую термоядерную реакцию пока осу­

источника звука совпадает с одной из собственных частот

ществить на Земле не удалось. Термоядерные реакции обес­

резонатора, то благодаря резонансу возникают более мощ­

печивают устойчивость звёзд и их стабильное излучение в

Hыe колебания резонатора и звук усиливается. Примеры

течение

резонаторов: резонаторный ящик камертона, дека гитары,

миллионов

и миллиардов

лет.

корпус и воздушный столб духовых музыкальных инст­

Реакции цепные -

реакции, в которых продукты реак­

рументов.

ции могут вновь вступать в соединения с исходными ве­

Рентген Вильгельм

ществами.

Бывают химические и ядерные.

(1845-1923) -

немецкий физик.

Открыл лучи, теперь носящие его имя. Обнаружил, что эти лучи вызывают свечение люминофора, воздействуют

(1871-1937) - английский физик,

на фотоплёнку, проходят через все тела; получил изобра­

один из основателей учения о радиоактивности, атомной

жение кисти руки на экране из люминофора. Исследовал

и ядерной физики.

отражение, поглощение и ионизационную способность

Резерфорд Эрнест

Предложил ядерную, или планетарную, модель атома

рентгеновских лучей. Через

17 лет

после открытия природа

на основе опытов по рассеиванию а-частиц атомами раз­

рентгеновских лучей была выяснена Лауэ, Фридрихом и

личных элементов. Провёл опьп по разделению в магнит­

Книппингом,

ном поле радиоактивного излучения на а-, ~- и у-лучи.

есть электромагнитное

Провёл их идентификацию. Впервые осуществил расщеп­

шей, чем у ультрафиолетового

которые показали, что рентгеновские

лучи

излучение с длиной волны мень­ излучения,

и распростра­

ление ядра атома (первая ядерная реакция). Предложил

няется оно со скоростью света в вакууме. В настоящее вре­

называть ядро атома водорода протоном. Совместно с

мя рентгеновское

Ф. Содди дал формулировку закона радиоактивных пре­

электронов в рентгеновской трубке. Мягкое рентгеновское

вращений, выразив его в математической форме. Ввёл по­

излучение воздействует на человека при просмотре теле­

нятие «период полураспада».

визионных передач или при работе на компьютере, если

114

излучение

115

вызывается

торможением

~alJJ

Энциклопедический словарик школьника

их конструкция предусматривает использование электрон­

но-лучевой трубки.

Реостат

~alJJ

терференция, поляризация, свет проявляет волновые свой­ ства. Поэтому говорят, что свет есть электромагнитная вол­

на с длиной

- электрический прибор, предназначенный для

регулирования силы электрического тока в электрической цепи.

Простейший реостат устроен следующим образом. На ке­ рамический цилиндр намотана изолированная никелино­

вая (или нихромовая) проволока. Концы проволоки под­ водятся к двум клеммам. Подвижный контакт, находящий­ ся на ползунке реостата, перемещается по виткам реостата.

При перемещении ползунка реостата меняется количество витков, по которым протекает ток, а значит, и сопротив­

ление реостата. По закону Ома меняется и сила тока в элек­ трической цепи при неизменном напряжении.

РОтор

Физика

- подвижная часть машины, совершающая вра­

щательное движение. Ротор турбины представляет собой колесо, находящееся на валу,

с лопатками, расположен­

ными по ободу колеса. Ротор электродвигателя есть вал с сердечником из отдельных изолированных пластин с об­ мотками, находящимися в пазах сердечника. Концы об­ моток подводятся к коллектору или к контактным коль­ цам.

Ротор вращается в подшипниках, которые крепятся в корпусе статора машины.

(4-8)·10-7

М. В явлениях испускания и погло­

щения света атомами свет ведёт себя как поток фотонов (квантов света). Двойственная природа (корпускулярно­

волновой дуализм) характерна не только для фотонов, но

и для всех элементарныхчастиц. Например, можно наблю­ дать дифракцию электронов.

Сегнерово колесо -

I

прибор для демон-

~ ~

страции реактивного движения. Вода выте­ кает из конического сосуда, имеющего не­

подвижную ось, вокруг которой сосуд мо­

жет вращаться, через изогнутые трубки, загнутые в противоположных направлени­

ях. Колесо вращается в сторону, противо­ положную направлениям движения воды,

вытекающей из трубок. Сердечник стальной

-

~

предназначен для усиления маг­

нитного поля катушки с постоянным током (предложил

использовать А. Ампер). Катушка с сердечником образуют электромагнит, который широко используется в технике.

Сила -

векторная физическая ве-

личина, которая является количе-

~

F

ственной мерой взаимодействия тел

и причиной изменения скорости тела.

с Свет

-

сложное физическое явление, имеющее двой­

ственную природу. В таких явлениях, как дифракция, ин­

116

Рис.

]

Как вектор сила имеет: модуль, ли­

нию действия и точку приложения (рис. дываются по правилу параллелограмма

(рис.

2):

117

1).

Силы скла­

или треугольника

~IШ

F,r;?F,

~~: ~~

ке сдвинуть тело, при ходьбе челове­

Силы бывают различной физической природы: грави­ трения,

и повороте

N

авто­

мобиля и т. д. Модуль силы трения

2

покоя упругие,

F

чения. Первая возникает при попыт­

ка, при движении

Рис.

тационные,

.st.n

Физика

------------- Энциклопедический словарик школьника

~C

электрические,

(F1]J)ПОКОЯ

Рис.

изменяется в преде­

4

лах О ~ (F1]J)ПОКОЯ ~ (F1]J)max' где (F1]J)max определяется по за­

кону для максимальной силы трения покоя (рис. 4):

магнитные,

ядерные и т. д.

(F1]J)max = ~' N,

Все силы сводятся к четырём

10

типам фундаментальных

F

х

взаимо­

здесь ~'

-

коэффициент трения покоя,

ного давления (сила, перпендикулярная к поверхности

опоры И действующая на опору). Если тело покоится, то

взаимодействиям

Гравитационным подвержены все

F=

(F1]J)ПОКОЯ' Если

F> (F1]J)max'

то тело начнёт двигаться.

Силы трения скольжения возника-

ния Ньютона). Упругие силы воз­

ют при скольжении одного тела по

никают, например,

при малых де­

поверхности другого и направлены в

формациях твёрдых тел или при деформациях пружины.

сторону, противоположную его пере-

Если пружину длиной 'о растянуть силой

мещению. Модуль силы трения сколь­

3

сила нормаль­

даментальные).

тела (см. Закон всемирного тяготе­ Рис.

N-

действий (см. Взаимодействия ФУН­

F, приложен­ ной к пружине, до длины " то появится упругая сила Ё'УПР'

жения

приложенная к растягивающему телу, которая будет стре­

миться вернуть пружину в исходное положение (рис. менение длины пружины х

=, -

3).

Из-

ле

(F1]J)CK определяется по форму(рис. 5):

.

F

IN Рис. 5

(F1]J)CK = ~N,

'о называется также абсо­

лютной деформацией пружины. Как показывает опыт, спра­

где ~

ведлив закон Гука:

териалов соприкасающихся поверхностей, их шероховато­

(Fупр)х = где

k -

-kx,

коэффициент жёсткости пружины (в СИ измеря­

ется в Н/м), (Fупр)х

- проекция упругой силы на ось Ох.

Силы трения появляются из-за неровностей (шерохо­ ватостей) на поверхностях взаимодействующих тел и из­

-

коэффициент трения скольжения (зависит от ма­

сти, а также от наличия смазки), ~

< ~'.

Сила трения качения значительно меньше силы трения

скольжения. Поэтому в технике часто трение скольжения

заменяют на трение качения (используют подшипники кцчения). Электрические силы

-

силы, с которыми электриче­

за сил взаимодействия между молекулами этих тел. Разли­

ское поле действует на заряженное тело, находящееся в

чают силу трения покоя, трения скольжения и трения ка­

нём.

118

119

~.lJJ

Энциклопедический словарик школьника

Для точечных зарядов спра­

ведЛИВ закон Кулона. Точечный

q) . q2

F;

заряд

>О q2

ql

г~

~ 1;

F2

q) . q2 Рис.

<

О

6

-

физическая абстракция.

Физика где Н

- - - - -

= Ни Iql sin а.

Fл

-

А%ВЯ~~ I_ "

v

модуль вектора магнитной индукции,

q~

На реальном заряде всегда про­

- модуль скорости, q - заряд частицы, а. - угол между и В (рис. 7). Направление

исходит индуцированное пере­

Fл

распределение зарядов. Если

(см. Индукция магнитного поля) с учётом

расстояние между зарядами ве­

того, что положительно заряженная частица создаёт ток в

лико по сравнению с размера­

направлении вектора скорости и, а отрицательно заряжен­

ми зарядов, то электростатиче­

ная

ской индукцией можно пренебречь, а заряды считать то­

чечными. Если точечные заряды

ql и q2 одноимённые, то

и

v

можно определить по правилу левой руки

-

в

Рис.

v

7

противоположном направлении.

Силы взаимодействия атомов в молекуле зависят от типа

молекулы. Для ионной молекулы ионы связаны электро­

если разно­

статическими кулоновскими силами. Для атомной моле­

имённые, то притяжения. В электростатике для сил взаимо­

кулы силы являются обменными и имеют специфически

действия справедЛИВЫ третий закон Ньютона (Fl = -Е2)

квантовый характер. Они действуют между внешними

и закон Кулона (рис.

электронами атомов в молекуле. Ядерные силы

между ними действуют силы отталкивания,

6):

Fj

= F2 = К Iq1 11 q2 1,

Единица силы в СИ

и2

Н· м 2 /Кл2; п"" 3,14; r -

расстояние между

точечными зарядами; Е о = 8,85·10-12 Ф/м. Диэлектриче­ ская проницаемость среды Е показывает, во сколько раз

личина

1,

Магнитные силы

-

раз (Е =

81).

- скалярная физическая ве­

которая показывает, какой заряд

q

проходит че­

рез поперечное сечение проводника в единицу времени

t

I=q

диэлектрике будут меньше, чем в вакууме. Например, в

81

ньютон (Н).

СИла электрИческого тока

силы взаимодействия между электрическими зарядами в

воде эти силы уменьшаются в

-

1 Н = 1 КГ· м/с .

1

= 9·109

силы вза­

2

К = 4m:о' где К

-

имодействия между нуклонами в ядре атома.

t .

Единица силы электрического тока в СИ

-

ампер (А).

силы, возникающие между тока­

ми, между током и магнитным полем постоянного маг­

нита, между постоянными магнитами (см. Индукция маг­

Силомер -

ручной динамометр, служащий дЛя изме­

рения мускульной силы руки при сжатии кисти в кулак.

нитного поля). Сила, с которой магнитное поле действует на движу­

Синусоида

-

элементарная математическая функция,

= sinx.

щуюся в нём заряженную частицу, называется силой Ло­

заданная уравнением у

ренца (Fл ). Модуль Fл можно определить по формуле

монические ФУНКI/ЯИ используются необычайно широко.

120

В математике и физике гар­

121

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

Например, гармонический ток, гармонические колебания

~

которых скорость меняется мало. Мгновенная скорость на­ правлена по касательной к траектории в соответствующей

ит.д.

Система замкнyraя механИческая -

точке (ио в точке Мо , иl в точке М\), а средняя скорость

(см. Импульс мате­

иср

риальной точки).

-

по хорде.

Для больших интервалов времени, когда направление

скорости может меняться существенно (например, на про­

Система отсчёта

- совокупность тела отсчёта, системы

тивоположное), среднюю скорость и ср точки определяют,

координат и прибора для измерения времени (например,

как скалярную величину, по формуле

часы).

1

иср = ['

Скафандр жёсткиЙ. Для погружения водолаза на глу­ бину

h > 60

где

м с обеспечением дыхания воздухом, имею­

1-

путь, пройденный точкой

тервал времени

t,

а

S-

за конечный ин­

модуль вектора перемещения.

Единица скорости в СИ

щем атмосферное давление, используют жёсткие скафан­

(/ > S)

-

метр в секунду (м/с).

дры с объёмным lIШемом. Это снаряжение имеет большую

Смачиваемость - явление, при ко-

плавучесть, для нейтрализации которой нужны специаль­

~ ~

ные грузы. Тело водолаза находится под атмосферным дав­

тором жидкость растекается по поверх­

лением в газовой оболочке, и дышит он тем же воздухом,

ности твёрдого тела. В этом случае го­

который поступает по lIШангу со специального судна. Тем­

ворят, что жидкость смачивает твёр­

пература воздуха регулируется для обеспечения комфорт­

дое тело. Например, вода смачивает стекло, но не смачивает

ных условий для водолаза.

парафин. Ртуть смачивает золото, цинк, но не смачивает

вода

ртуть

чугун. Если жидкость смачивает твёрдое тело, то её моле­

....М)

йl

~

Скорость

векторная физическая

-

величина, определяющая быстроту и

направление

движения.

Различают

I

Смачивание при водит к некоторому подъёму жидкости у краёв стеклянного сосуда, анесмачивание

рость точки.

нию (см. рисунок).

V точки определяется

- =-, s t

V

Смещение

t

к опуска­

-

отклонение колеблющейся точки от поло­

жения равновесия.

~O,

вектор перемещения, t -

-

по форму­

ле

S -

лам твёрдого тела. -1

мгновенную скорость и среднюю ско­

Мгновенная скорость

где

кулы притягиваются друг к другу слабее, чем к молеку­

время, а символ t~ О

Соединение ПРО80ДНИКО8 параллельное

- соединение

означает такие физически малые интервалы времени, на

элементов электрической цепи, при котором из начала

122

123

~IШ

~

Энциклопедический словарик школьника

-

А

/

ла участка цепи в конец можно

конец (точка В) можно пе­

перемещаться по цепи одним спо­

ными способами. Напри­

R2 /

I

If----­

R[

постоянного тока можно записать

Rобщ

R2.

Точка, в которой

в обратном направлении, называется узлом (или точкой

-

два узла: А и В. Законы параллельного со­

единения двух резисторов для постоянного тока можно за­

1 = 11 + 12'

U1 = U2,

l/~БШ = l/R[ + 1/R2,

И, Rобщ -

тока,

и

12' U2, R2

-

сила электрического

тивление для первого и второго резисторов. На второй элек­ трической схеме рисунка изображён эквивалентный учас­ участок, содержащий один резистор с таким

общим сопротивлением Rобщ , что значение силы тока напряжения

общ

-

общие значения силы электрического

тока, электрического напряжения и электрического сопро­

тивления.

[[' U1' R1

И

12' U2' R2

-

сила электрического

U такие

-

участок, содержащий один резистор с таким

общим сопротивлением Rобщ , что значение силы тока

общие значения силы электрического

1[, U1, R[

-

И, R

ток цепи

электрическое напряжение и электрическое сопро­

ток цепи

1,

трической схеме рисунка изображён эквивалентный учас­

тока, электрического напряжения и электрического сопро­

тивления;

где

+ U2 , R 1 + R2 ,

тивление для первого и второго резисторов. На второй элек­

u=

1,

~

тока, электрическое напряжение и электрическое сопро­

писать в виде:

где

R2

U1

Rобщ =

ствляется перемещение от начала в конец участка цепи или

на рисунке,

н

[= [1 = [2' И=

по которому осуще­

ветвления цепи). На электрической схеме, представленной

R)

Rобщ

в виде:

возможен выбор элемента цепи,

~

-

/2

-

Законы последовательного со­ единения двух резисторов для

или

/)

собом.

мер: из А в В можно пере­ мещаться через резистор

~.

~JJ

участка цепи (точка А) в

ремещаться по цепи различ­

в

Физика

1и

же, как и для первой электрической

схемы.

Сопло

-

канал специального профиля для увеличения

скорости водяного пара, газа или жидкости и придания

им определённого направления. для газов различают дозвуковое со­ пло (рис.

1)

и сверхзвуковое сопло, или

сопло Лаваля (рис. ходе

2).

из сопла равна скорости

звука в

газе. Во втором случае скорость газа в

ние элементов электрической цепи, при котором из нача­

самом узком сечении сопла равна ско-

124

~ _._.~ ~ РиС.l

- соедине­

Соединение проводников последовательное

и

напряжения И такие же, как и для первой электрической

В первом случае скорость газа на вы­

схемы.

[

125

~~

- .- - . ­

­-

------~ 2 Рис.

~alJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~alJI

рости звука в газе, а дальше скорость газа увеЛичивается

лесо турбины образуют ступень турбины. Обычно паровая

и превышает скорость звука. Выше речь шла о расчётных

турбина имеет три ступени для более полного использова­

режимах движения газа.

ния энергии

Сопла широко применяются в технике, в частности в турбинах, реактивных и ракетных двигателях и т. д.

жены

U следует подать на участок цепи,

электромагнитов

Сопротивление электрИческое удельное матерюiла про­ водника - (см. Закон Ома для ЦШlиндрического проводника).

Статор - неподвижная часть машины, в корпусе ко­ торой в подшипниках крепится ротор, совершающий вра­ щательное движение.

магнитное

поле,

ко­

подводится от клемм, расположенных

на

статоре. От них же подводится электрический ток через

l:

Единица электрического СОПрОТИRЛения в СИ - ом (Ом). 1 Ом = 1 В/А.

создающие

крyrящий момент ротора. Электрический ток к обмоткам

чтобы по нему

R= U/I.

электромагниты,

торое действует на проводники обмоток ротора и создаёт

величина R, которая показывает, какое электрическое на­ протекал постоянный электрический ток единичной силы

пара.

В статоре электродвигателя постоянного тока располо­

Сопротивление электрИческое - скалярная физическая пряжение

водяного

щётки и коллектор к обмоткам ротора. Обмотки ротора и статора могут

:·1

включаться

последовательно,

и последовательно-параллельно.

параллельно

Часть электрической ма­

шины, где создаётся магнитное поле, называется индук­ тором (в рассматриваемом случае индуктор

-

статор). Часть

электрической машины, где создаётся электрический ток, который взаимодействует с магнитным полем в электро­

двигателе или используется в потребителях, как в генера­ торе, называется якорем (в рассматриваемом электродви­

гателе якорь

-

ротор).

Схема электрИческой цепи -

чертёж, на котором с по­

Статор паровой турбины состоит из ресивера, где на­

мощью условных обозначений электрических элементов

капливается водяной пар, нескольких направляющих ре­

изображены способы их соединения. Электрические схемы

шёток с соплами, корпуса с подводящими водяной пар трубами и защитного кожуха. Водяной пар из сопел на­

бывают монтажные, электрические принципиальные и т. д. В учебной практике рассматриваются электрические прин­

правляющих решёток попадает под определённым углом

ципиальные схемы, которые называются электрическими

на лопатки колеса турбины, где совершает работу рас­

схемами.

ширения. За счёт изменения направления водяного пара возникает крутящий момент, Приводящий во вращение ро­

тор турбины. В качестве нагрузки у паровой турбины ис­

Счётчик Гейгера-Мншлера -

газоразрядный при бор

для регистрации ~- и у-излучений.

пользуется мощный индукционный генератор, вырабаты­

Электроды счётчика (анод и катод) заключены в гер­

вающий электрический ток. Направляющая решётка и ко­

метичный резервуар, наполненный газом при давлении

126

127

~IШ

~C

Физика

------------- Энциклопедический словарик школьника

~JJi

мм рт. СТ. К электродам прикладывается напря­

Кристаллы делятся на монокристаллы (выросли из од­

жение в несколько сотен вольт. При попадании в счётчик

ного центра кристаллизации) и поликристаллы (при обра­

ионизирующейчастицы в газе возникают свободные элек­

зовании бьшо много центров кристаллизации,

троны (при взаимодействии этой частицы с атомами),

стоит из мелких сросшихся кристаллических зёрен). Моно­

100-200

которые начинают двигаться к аноду. Электроны ускоря­ ются электрическим полем и сталкиваются с другими ато­

мами, ионизируя их. Так зарождается электронная лави­

J

I ~

и

анизотропию (неодинаковость) тепловых, электрических, световых и других свойств по разным направлениям.

рен изотропны (их свойства одинаковы по всем направле­

вые атомы газа.

Электрический разряд фиксируется регистрирующей

ниям). Примеры монокристаллов: кварц, турмалин, камен­

1I

аппаратурой.

j

т У

- тело, относитель­

но которого рассматривается движение

другого тела (или точки). Обычно в Х

ная соль. Примеры поликристаллов: металлы, сахар. Кристаллические

тела имеют температуру плавления,

которая равна температуре кристаллизации. Часть твёрдых тел находится в аморфном состоянии, в котором нет кри­ сталлической решётки (нет порядка в расположении час­

Тело отсчёта

,М

Хм

кристаллы имеют форму правильных многогранников

Поликристаллы в силу хаотичности расположения зё­

на: образовавшиесявновь электроны сами ионизируют но­

YM 1

а тело со­

теле отсчёта находят про из вольную

точку (точку отсчёта О) и помещают в неё начало прямоугольной (декар­

J

I

"1

!

стей упругостью формы. Примеры аморфных тел: неорга­ ническое (обычное) стекло, сера, селен, глицерин. Аморфные вещества при определённых условиях стек­ луются (переходят от свойств и закономерностей жидкого

состояния к свойствам и закономерностям твёрдого состо­ яния). Стеклование и размягчение совершаются в доволь­

товой) системы координат Оху. Тогда положение точки М ,.(1

определяется на плоскости двумя координатами: Хм и УМ­

тиц вещества), но эти тела обладают в отличие от жидко­

~IJ

но широкой температурной

области (несколько десят­

ков ОС). Аморфные тела изотрorlliЫ. Некоторые тела мотуг на­

Тело твёрдое кристаллИческое

- тело, частицы (атомы,

ходиться как в кристаллическом состоянии, так и в аморф­ ном. Например, сахар и леденец, кварц и кремнезём.

молекулы, ионы) которого образуют кристаллическую решётку (правильное периодическое расположение состав­

Тело физИческое

ляющих их частиц). Частицы совершают колебательные

- одна из моделей физики. Физиче­

узлов

ское тело может быть твёрдым, жидким, газообразным

кристаллической решётки. При температуре ниже темпе­

и т. д. Твёрдое тело может бьпь деформируемым и абсо­

ратуры плавления (или кристаллизации) кристаллическое

лютно твёрдым. Деформируемое тело может бьпь упругим

состояние устойчиво (в отличие от аморфного).

и пластичным. В механике абсолютно твёрдого тела часто

движения относительно положений равновесия

-

]29

]28 'i.'

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

~.lj

несущественны его размеры, поэтому от твёрдого тела пе­

чтобы изменить его температуру на единичный интервал

реходят к материальной точке.

(ТК - ТН ):

Тембр

С=

качество звука, определяемое составом обер­

-

тонов (их частотами и амплитудами, характером нараста­

где ТК ' ТН

ния амплитуд в начале звучания и их спадания в конце

туры тела.

к

Н

конечная и начальная абсолютные темпера­

Единица удельной теплоёмкости в СИ

звучания). Пример: легко отличить звуки рояля и скрипки

-

джоуль на

килограмм-кельвин, Джj(кг· К). В газах значение С зави­

при одинаковой высоте (т. е. одной и той же частоте основ­ ного тона), но разных наборах обертонов.

-

Q

т(Т - Т )'

-1

сит от процесса, при котором происходит теплообмен. По­ этому для газов используют удельную теплоёмкость при

ТемператУРа -

один из параметров состояния, опреде­

ляющий тепловое состояние тела, степень его нагретости.

Измеряется температура термометром. Термометры всегда

постоянном объёме (СЙ и при постоянном давлении (Ср).

Теплопередача

- способ изменения внутренней энер­

показывают собственную температуру. Только через опре­

гии тела без совершения работы. Теплопередача, или теп­

делённое время эта температура становится равной тем­

лообмен, может осуществляться тремя способами: тепло­

пературе окружающей среды (после установления тепло­

проводностью, конвекцией и излучением. Сложный тепло­

вого равновесия), т. е. термометрам свойственна опреде­

обмен имеет место в том случае, если он осуществляется

лённая инерционность. Термометры могут также изменять

двумя или тремя способами одновременно. Например,

измеряемую температуру. Термометры бывают жидкостные,

энергия от нагретой печи передаётся воздуху и окружаю­

металлические, сопротивления, пирометрические (опреде­

щим предметам в основном конвекцией и излучением,

ляют температуру по излучательной способности) и т. д.

т. к. теплопроводность воздуха очень мала.

В СИ температура измеряется в кельвинах (К), назы­ вается термодинамической или абсолютной температурой

Теплопроводность - способ теплопередачи (теплообме­

и обозначается Т. На практике широкое распространение

на), при котором внутренняя энергия тела изменяется за

получила

меЖдународная практическая шкала темпера­

счёт передачи энергии от более HaгpeТbIX участков тела к ме­

тур, где температура измеряется в градусах Цельсия СС)

нее нагретым за счёт движения и взаимодействия молекул.

и обозначается

Т=

t.

Эти температуры

связаны формулой

Высокую теплопроводность имеют металлы, особенно серебро и медь. Дерево, бетон, кирпич, земля имеют низ­

t+273.

кую теплопроводность и называются теплоизоляторами. К

Теплоёмкость вещества удельная ская величина С,

теплоты

Q следует

- скалярная физиче­

последним относятся и пористые материалы: стекловата,

какое количество

войлок, солома, опилки, снег. У животных и птиц имеют­

сообщить единичной массе т вещества,

ся свои природные теплоизоляторы: шерсть, мех, пух, жир.

которая показывает,

130

131

~LlJ

Энциклопедический словарик школьника

Физика

Жидкости, за исключением расплавленных металлов,

~

Единица удельной теплоты сгорания топлива в СИ

имеют низкую теплопроводность. Газы ещё хуже проводят

­

джоуль на килограмм (Дж/кг).

тепло, т. к. расстояние между молекулами у них больше и

взаимодействуют молекулы редко. Вакуум

-

идеальный

Термодинамика

теплоизолятор.

раздел физики, изучающий тепло­

-

вые явления без привлечения молекулярно-кинетических

Опыты показывают, что энергия при теплопроводно­

представлений.

сти передаётся не мгновенно, а с конечной скоростью.

Теплота парообразования удельная

-

термодинамике.

скалярная физи­

ческая величина

которая показывает, какое количество

теплоты

сообщить жидкости при температуре

L, Q следует

Тепловые явления изучаются в молекулярной физике и В основе молекулярной физики лежат три положения:

Вещества состоят из мельчайших частиц (атомов,

1.

ионов, молекул).

кипения, чтобы превратить её единичную массу т в пар:

2.

Частицы вещества двигаются беспорядочно (хаотиче­

ски) и беспрерывно (безостановочно).

Q L=­

m'

З. Частицы взаимодействуют.

Единица удельной теплоты парообразования в СИ

Эти три положения используют для построения различ­

дЖоуль на килограмм (Дж/кг).

ных моделей и для объяснения тепловых явлений. В термодинамике,

Теплота плавления удельная - скалярная физическая ве­

лекулярной

возникшей исторически раньше мо­

физики, применяется

феноменологический

личина А, которая показывает, какое количество теплоты

(или эмпирический) подход. Он не связан с какими-либо

Q следует

представлениями

сообщить при температуре плавления твёрдому

телу единичной массы т, чтобы превратить его в жидкость:

о BнyrpeHHeM

макроскопическими

Q m'

турой

-

тел и характере

движения частиц вещества. Термодинамика

А=­

Единица удельной теплоты плавления в СИ

строении

джоуль

Т, объёмом

оперирует с

параметрами (давлением р, темпера­ основываясь

V),

на нескольких экс­

периментально установленных законах. В средней школе

на килограмм (Дж/кг).

изучают два закона термодинамики: первый и второй. При­ чём последний изучается только качественно

Теплота сгорания топлива удельная ческая величина

теплотыI

q,

которая

Q вьщеляется

-

скалярная физи­

показывает,

какое количество

(без фор­

мул).

при сгорании единичной массы т

Ток электрический

топлива:

-

направленное (упорядоченное)

движение заряженных частиц.

Электрический ток в металлах

q= Q т

-

направленное движе­

ние свободных электронов. В электролитах (проводящих

132

133

~\

~1I1j

Физика

Энциклопедический словарик школьника

жидкостях) электрический ток ионов, в газах

-

-

Выполнил работы по математике и баллистике (дал ана­

направленное движение

лиз движения тела, брошенного под углом к горизонту в

электронов и ионов.

вакууме), а также по шлифовке линз и усовершенствова··

Для того чтобы электрический ток в цепи существовал, нужно взять замкнутую цепь,

~

нию оптических приборов.

составленную из провод­

ников, И создать в ней электрическое поле. Электрическое

Точка материальная

поле поддерживает в цепи источник тока. Электрический

но пренебречь в условиях данной задачи.

ток бывает постоянный и переменныЙ. Сила постоянного

Например, при движении Земли вокруг Солнца её мож­

электрического тока не меняется с течением времени, пере­

менного

-

- тело, размерами которого мож­

меняется. Если в цепи работает источник посто­

но рассматривать как материальную точку и не учитывать

вращение Земли вокруг своей оси.

янного тока, то при замыкании цепи по ней пойдёт пере­ меJПIЫЙ электрический ток вrшоть до установления. А затем

Траектория

по цепи будет протекать постоянный электрический ток.

Если в цепи работает источник гармонического (сину­

-

кривая, которую описывает точка при

движении в пространстве.

соидального) электрического тока, то при замыкании це­

Например, представление о траектории движения самолё­

пи по ней пойдёт переменный электрический ток вплоть

та даёт след, оставленный реактивной струёй в атмосфере.

до установления. А затем по цепи будет протекать гармо­

Тритий

нический электрический ток. Электрический ток при

- радиоактивный изотоп водорода. Образуется

прохождении по цепи оказывает тепловое, химическое (в

искусственно при бомбардировке литиевой или бериллие­

электролитах) и магнитное действия. За положительное на­

вой мишени ядрами дейтерия. Имеет важное значение для

правление постоянного электрического тока принимают

термоядерных реащий, протекающих в недрах звёзд. В нич­

направление движения положительных электрических за­

тожных количествах образуется в атмосфере под действи­

рядов от плюса источника тока к минусу.

ем космических лучей. Ядро атома трития

iн

состоит из

одного протона и двух нейтронов.

Торричелли Эванджелиста (1608-1647) -

итальянский

Турбина гидравлИческая -

математик и физик. В гидро- и аэростатике развил теорию

гидравлический двигатель,

атмосферного давления, измерил атмосферное давление,

использующий потенциальную энергию воды реки, под­

доказал возможность «торричелли евой пустоты» (опровер­

нятой плотиной, для преобразования её в кинетическую

гнув положение Аристотеля о том, что природа не терпит

энергию потока

пустоты), изобрёл ртутный барометр. В механике разви­

бины, вызывает вращение ротора турбины, соединённо­

воды,

которая,

попадая

на лопасти тур­

вал идеи Галилея, сформулировал принцип движения цен­

го

тров тяжести. Заложил основы гидравлики, вывел форму­

дающего электрический ток, используемый потребите­

лу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда.

с

валом

электрического

индукционного

лями. I

~I

134

!I 11 11

.&"1

135

генератора,

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

у Уа1Т Джеймс

~.n

касательная

нение времени (интервал време­

ни). Символ Ы---7 О означает, что

/

(1736-1819) - шотландский изобрета­

отношение ди Ы рассматривает­

тель. Улучшил паровой двигатель, изобретённый англий­

ся при малых интервалах времени.

ским инженером Т. Ньюкоменом

сделав его

Среднее ускорение определяется

более производительным. В двигателе Уатта пар конден­

по той же формуле, но при конеч­

сировался в выносном конденсаторе. Изобрёл золотник,

ном Ы. Мгновенное ускорение а

(1663-1729),

траектория

паровую рубашку вокруг цилиндра, цилиндр двойного

(см. рисунок) можно разложить на две составляющие: по

действия, механизм передачи движения от поршня к ба­

направлениям касательной к траектории в некоторой точ­

лaHcиpy. Ввёл первую единицу мощности

ке М и нормали:

-

лошадиную

силу. Сконструировал ртутный манометр, ртутный вакуум­ метр

в

конденсаторе,

водомерное стекло

G

в паровых кот­

= Gt + аn,

лах, индикатор давления. Изобрёл копировальные черни­

где Gt -

ла, установил состав воды. В теории машин и механиз­

изменения модуля вектора скорости); аn

мов синтезировал механизм шарнирного параллелограмма

ускорение (определяет быстроту изменения направления

для преобразования поступательного движения во враща­

тельное. Широко известен центробежный регулятор Уат­

касательное ускорение (определяет быстроту

-

нормальное

вектора скорости). При равномерном движении точки по I

-1

-

-

кривой (Gt = О) йN называется обычно в школьном курсе

та, управляющий подачей пара в цилиндр парового дви­

физики центростремительным ускорением (аu). При рав­

гателя (с этого времени зародилось автоматическое регу­

номерном движении точки по окружности

лирование). Регуляторы Уатта использовались до середины

XIX

в. В честь Уатта названа единица мощности в СИ

и2

аn =аu =Я'

­

ватт (Вт).

где V -

модуль вектора мгновенной скорости,

R-

ради­

ус окружности.

Ускорение

- векторная физическая величина, характе­ Ускорение свободного падения

ризующая быстроту изменения вектора скорости. Разли­ чают мгновенное и среднее ускорения. Мгновенное уско­ рение определяют по формуле

где

v-

V - ио ди й=--=1 - 10 ы'

рым двигается свободно падающее тело (без учёта сопро­

·.1 Ы---70

- ускорение, с кото­

тивления воздуха, т. е. в вакууме) под действием силы тяжести.

,

Вблизи поверхности Земли ускорение свободного па­

скорость точки в текущий (произвольный момент

дения зависит от географической широты, достигая мак­

времени

t,

симума на географических полюсах (9,83 м/с 2 ) и мини­

мени

ди

10;

ио

-

скорость точки в начальный момент вре­ изменение вектора скорости, Ы

136

-

изме­

мума на экваторе

(9,78 м/с 2 ) по двум причинам: 137

~.l} 1.

Основоположник физической теории электромагнитно­

У географических полюсов Земля сплюснута, и, сле­

го поля, математическую формулировку которой дал Мак­

довательно, здесь тело ближе к центру Земли.

2.

свелл. В электростатике установил теорему, из которой сле­

Часть ускорения на экваторе идёт на создание цент­

довал принцип электростатической защиты (опьп с клет­

ростремительного ускорения (тело вращается равномерно

кой Фарадея). Придумал способ передачи электрического

по окружности, поскольку Земля вращается вокруг своей

заряда тела полностью. По этому принципу работает элек­

оси). Если бы Земля в точках экватора имела линейную скорость, равную первой космической скорости

(7,9

тростатический генератор Ван де Граафа, позволяющий

кмjс),

получать напряжения до

то тела на экваторе находились бы в состоянии невесомо­

h

g

-G

где G ­

R-

сти в СИ

М

км), М

-

-

параметры, определяющие то

или иное явление и характеризующие его количественно.

гравитационная постоянная (6,67 . 10-11 Н . M 2jкr2),

(6400

фарад (Ф).

-

ФизИческие величины

(h + R)2'

средний радиус Земли

миллионов вольт (приме­

В честь Фарадея названа единица электрической ёмко­

свободного падения с высотой

над поверхностью Земли определяется формулой

g­

3-5

няется для ускорения электронов и ионов).

сти.

Изменение ускорения

!t..l}

Физика

Энциклопедический словарик школьника

Для измерения физических величин используются прибо­

масса Земли

ры. В ходе физических опьпов выявляются связи между фи­

(5,976· 1024 кг).

зическими величинами на основе построенных моделей,

которые схематично отражают основные чертыI физических явлений. Важнейшие из этих связей называются физиче­

ф

скими законами.

Фарадей Майкл (1791-1867) -

английский физик и

Фон

I

химик. Один из основателей количественной электрохи­

тенсивности звуков громкость звуков различной частоты

талитических реакций. Работал над улучшением качества

по-разному воспринимается ухом. При частоте 1000 Гц ухо

оптического стекла, получил тяжёлое свинцовое стекло,

воспринимает наибольший диапазон интенсивностей зву­

с помощью которого открьm явление поляризации, уста­

.

новил законы электролиза, ввёл понятие диэлектриче­

р

,1'.,

<~ <

138

ков, поэтому при определении уровня громкости

L исполь­

зуется эта частота:

ской проницаемости, открьm явление электромагнитной

мики.

сила звука, воспринимаемая человеком

При одинаковом звуковом давлении и одинаковой ин­

крыл бензол, исследовал каучук. Один из пионеров ка­

фундаментальное открытие электродина­

-

субъективно.

водород, диоксид углерода, аммиак и диоксид азота. От­

-

единица уровня громкости звука в СИ. Гром­

кость звука

мии. Впервые получил в жидком состоянии хлор, серо­

индукции

-

~

L = 20 19-=-, РО

I '

'{

Si

'~

i,

139

(1)

~JJI

Физика

Энциклопедический словарик школьника

где р

-

ное изображение на фотобумаге. Затем его проявляют и за­

звуковое давление, которое отвечает звуковому

тону с частотой

как звук с

крепляют, после чего фотобумагу промывают и сушат, по­

равной громкости измеряемого звука. р яв­

лучая фотографии. Фотографирование изобретено в нача­

ляется избыточным давлением в звуковой волне, равным

ле XIX в., и фотография бьmа чёрно-белоЙ. В конце :ХХ в. чёрно-белая фотография бьmа вьпеснена цветной. В насто­ ящее время широкое распространение получает цифровая фотография, когда изображение закодировано в цифровом формате. При вводе информации из цифрового фотоаппа­

громкостью,

1000

Гц, воспринимаемому

~JJI

разности давления Р звуковой волны и атмосферного дав­

ления Ратм (р

=Р -

= 20

мкПа

следует, что

L=1

Ратм); Ро

-

стандартное по­

роговое звуковое давление.

Из формулы

(1)

фон, если

рата в компьютер на экране дисплея возникает цветное

изображение сфотографированного объекта. Фото на спе­

1

р

т. е. р на

12 % больше

Фотоаппарат

-

I Ро = 1020

'" 1,12,

циальной бумаге получают при выводе информации из

Ро'

компьютера

на принтер.

устройство для получения скрытых

ц

изображений на фотоплёнке из светочувствительных ма­ териалов. Скрытое изображение, получающееся на фото­

Цена деления: прибора

плёнке при открытии специального затвора (шторки),

­

-

наименьшее значение из­

вы обычных фотоаппаратов имеют фокусное расстояние

менения физической величины, которое может бьпь из­ мерено прибором. Поскольку погрешность прибора в учеб­

мм. Негативное изображение на фотоплёнке полу­

ной практике в школе примерно равна цене деления, по­

действительное, уменьшенное и перевёрнугое. Объекти­

30-60

водного ра­

грешность отсчёта равна половине цены деления прибора,

створа химического реактива, переводящего скрьпое изоб­

а погрешность измерения равна сумме этих погрешно­

чается при воздействии на неё проявителя -

ражение в негативное (проявление производится в темно­

стей, то снимать значение измеряемой величины точнее,

те или при слабом красном свете). Чтобы негативное

чем цена деления прибора, не имеет смысла. Поэтому

изображение Фотоплёнки не изменялось под действием

значение измеряемой величины округляют до значе­

света, проявленную плёнку погружают в друтой раствор

ния, соответствующего ближайшему штриху шкалы при­

­

бора.

закрепитель, в котором растворяется и вымывается свето­

чувствительный слой, на который не подействовал свет

Цену деления прибора определяем следующим образом:

во время получения скрытого изображения. После чего

выбираем на шкале прибора два ближайших штриха с чис­

плёнку пром:ывают и сушат. С негатива получают позитив

~

it~

(естественное изображение) на фотобумаге. Фотобумагу

...~

освещают светом через негатив, получая скрытое позитив­

i{(

140

~

.,~

t'

ловыми отметками, из большего значения физической ве­

личины вычитаем меньшее и делим на число делений (ин­ тервалов) между ними.

141

~alJ

Энциклопедический словарик школьника

Фuзика

Циолковский Константин Эдуардович (1857-1935) _

~alJ

Шлюзы -

техническое устройство для провода судов

российский учёный И изобретатель, ОСновоположник кос­ монавтики. Впервые обосновал ВОЗможность исполыова­

через плотину на реке. Шлюзы состоят из нескольких ка­

ния ракет для межпланетных сообщений, указал рацио­

вые камеры на принципе сообщающихся сосудов. Шлюзо­

нальные пути развития космонавтики и ракетостроения,

вая камера закрыта с двух сторон герметичными ворота­

мер, в простейшем случае

нашёл ряд важных инженерных решений конструкций ракет (например, трёхступенчатая ракета) и ЖИДКостного

ворота, при этом уровни воды в реке и шлюзовой камере

одинаковы. Затем ворота закрываются и в камеру поступа­

в Солнечной системе и в других звёздных мирах.

Частота колебаний - скалярная физическая величина v, которая показывает, какое число N колебаний совер­ шается в единицу времени (: v = N/t. Единица частотыI колебаний в СИ - герц (Гц). 1 Гц = 1 c- 1. Частота v колебаний связана с периодом Т колебаний формулой v = I/Т

ш Шкала прибора - изображение, ВЫполненное на из­

ет или уходит вода в зависимости от направления движе­

, :, ~

из шлюзовой камеры, если она последняя.

-'1';

!)

1 ~I'.1

.• !i.1 ,~

I

1

Ложенных на некотором расстоянии друг от друга; около

'1

зической величины.

зовой камере сравниваются, открываются другие ворота и судно проходит в другую шлюзовую камеру или выходит

~

I1

некоторых из них написаны значения измеряемой физиче­

ния судна. Когда уровни жидкости в данной и другой шлю­

,~'

мерительном приборе и состоящее из штрихов, распо­

ской величины. Шкалы бывают равномерные и неравно­ мерные. На шкале указывается единица измеряемой фи­

из одной. Работают шлюзо­

ми. Судно заходит в шлюзовую камеру через открытые

ракетного двигателя. Автор идеи расселения человечества

ч

-

э Электрическая ёмкость конденсатора

- скалярная

физическая величина с, которая покцзьmает, какими за­ рядами

q

разных знаков, но одинаковых по модулю, сле­

дует зарядить обкладки конденсатора, чтобы между ними возникло единичное напряжение

u:

q

С= и. Единица электрической ёмкости в СИ

1Ф

-

фарад (Ф).

= 1 КЛ/В.

Конденсатор состоит из двух металлических обкладок (проводников), разделённых диэлектриком. К обкладкам через металлические проводники подводятся заряды раз­

ных знаков, но равные по модулю. Конденсаторы бывают с плоскими, цилиндрическими и сферическими обклад­

142

143

~.l)

Физuка

Энциклопедический словарик школьника

-if­ ~ 1

~..lj

ками. Если в качестве одной из обкладок взя­

тах, в рубиновых лазерах, в радиотехнике; в интеграль­

та бумага, пропитанная электролитом, то та­

ных микросхемах.

кой конденсатор называется электролитиче­

ским. На электрических схемах конденсаторы

ЭлектрИческий потенциал. Элект­

постоянной и переменной ёмкости изображаются так, как

рическое поле внугри плоского кон­

показано на рис.

Наиболее распространённый способ из­

денсатора является однородным с си­

менения ёмкости конденсатора состоит в изменении пло­

ловыми линиями, перпендикуляр­

щади его обкладок.

ными плоскостям пластин (рис.

Рис.

1.

1).

Зарядить конденсатор можно путём присоединения об­

Если пренебречь краевыми эффекта­

кладок к источнику постоянного тока или пугём под­

ми, то можно сказать, что почти всё

соединения одной обкладки к источнику постоянного тока

поле находится внутри конденсато­

и заземления другой.

ра. Причём поле внугрй конденсато­

ра не зависит от внешних электростатических полей (прин­

Электрическую ёмкость плоского конденсатора можно

цип электростатической защиты). Рассчитаем работу А)2 од­

определить по формуле

С где Е

-

ды, Ео

d

нородного электростатического поля

'

';,

относительная диэлектрическая проницаемость сре­

-

абсолютная диэлектрическая проницаемость ва­

куума ми;

= EEOS

(8,85 . 10-)2 Фjм); d S - площадь обкладок.

4~ Рис.2

нескольких конденсаторов (рис.

2)

элек­

трическая ёмкость С эквивалентного конденсатора определяется

по фор­

Рис.З

i I

:~~

по перемещению

,

;,1

~

1 ~

заряда

q

А 13

= р. S = EqS = Eq (~ А2з = р. S) cos!X = О,

= р. S2 cos~ = Eq (Х2 -

Из сравнения работ получим

А 13

= Al2 + А2з ,

(1)

1

Е

з­

Х),

X l )·

S F

И

из точки

1 в точку 2, а затем А 2з и А 13 (рис. 2): А)2

.:~

2

с электрической напряжённостью Ё

..

+ х

о Рис. 2

т. е. работа в электростатическом поле не зависит от траек­

муле

1

1

1

тории, по которой перемещается точечный заряд, а зави­

1

=С) - +С- +С­ ' С з 2

~~

",

расстояние между обкладка­

При последовательном соединении

~~~~

+ Рис.l

При параллельномсоединении(рис.

С

= С) +

С2

сит лишь от его начального и конечного положений.

3)

+ Сз '

Поскольку А 13 = -А зl , то

о

= Al2 + А2з

- А 13 = Al2 + А 2з + Аз),

Конденсаторы используются для за­

т. е. работа в электростатическом поле по замкнугому кон­

рядки лампы-вспышки в фотоаппара­

туру равна нулю. Такие поля называются потенциальны­

144

145

~ralJJ

Энциклопедический словарик ШКОЛЬ1/ика ми. Для таких полей вводят потен­

2

циальную энергию

d2

Wp

U = q>1 ­

3)

ских потенциалов. Поскольку в рассматриваемом случае

Ех = Е, то из сравнения

= Eqd.

тельно заряженной пластине

3

Поскольку d l -

d2 = ~ -

= A12 = Eq(d1 - d2 ) = Eqdz - Eqd2 = WP1 =

-(WP2

WPI )

-

где

= const, (2)

Из формулы А

= -Ll ~ следует: если электрическоеполе совершает работу А > О, то потенциальная энергия заря­ да в нём уменьшается, т. е. Ll ~ < О; если внешние силы А

<

О, то потенциальная энергия заряда в нём увеличи­ вается, т. е. Ll ~ > О. Потенциал q> однородного электростатического поля оп­

ределяется по формуле

т. е. потенциал -

= /'

(3)

скалярная физическая величина

рая показывает, какой потенциальной энергией

дает единичный заряд

q

q>, кото­

в однородном электростатическом

В СИ потенциал измеряется в вольтах (В); является энергетической характеристикой электрического поля.

Подставив значения ~, полученные из

(3), в (2), по­

лучим формулу для работы:

-

Wpl )

= -(q>2q 146

q>lq)

=q(q>l -

q>2)

=qU,

на которых q>

=

Ё

называются эквипотенци­

альными. Из формулы

(4)

что

электриче­

при перемещении

следует,

ной поверхности работа однородно­ го электрического поля равна нулю.

,\'

Как следует из формулы для А 2з ,

'~!

для

:',1

ского

JI fi

однородного поля

электростатиче­

внутри

плоского

< <Р[

<Р2 х

+ о

Рис.

кон­

4

, I

денсатора эквипотенциальные

поверхности

-

это плоско­

сти, перпендикулярные силовым линиям. Из

(6)

видно,

il

что вектор Е напряжённости электрического поля направ­

';1 ,\~ ·',,i.

лен в сторону убывания потенциала (рис.

,<:~ :

4).

ЭлектрИческий ток в полупроводниках. в зависимости от

i '~,

про водим ости электрического

ся на проводники (р

(10-5 Ом· М Здесь р

1 В = 1 Дж/Кл.

= -(Wp2

,

~ обла­

поле.

А

I

I

q>

(6)

Llx

ского заряда вдоль эквипотенциаль­

'.1 W

(3) получим

Llq> = q>2 - q>l'

Поверхности,

=

совершают работу против сил электростатического поля

и

ХI - Х2

Wp = О.

= -LlWр '

(1)

Ех = q>1 - q>2 = - Llq> ,

X 1, ТО

WP2

-

(5)

q>2'

т. е. электрическое напряжение равно разности электриче­

Откуда следует, что на отрица­

о

х

Рис.

откуда

определяется по формуле

+

~JJ

которая в

Wp ,

рассматриваемом случае (рис.

d]

А1з

Физика

-

< 10-5

< Р < 108 Ом· м)

тока все

вещества

делят­

Ом· м), полупроводники

и диэлектрики (р

> 108 Ом· м).

удельное сопротивление вещества. Отмеченные

выше границы условны. Например, при низких темпера­

турах полупроводники становятся диэлектриками. Провод­ ники и диэлектрики применяются в технике, т. к. провод­

(4)

ники хорошо проводят электрический ток, а диэлектрики

147

~~

Энциклопедический словарик школьника

Рис.l

~KTPOH

~JJ

плохо. Полупроводники нашли

шьяком, то каждый атом мышьяка приводит к появлению

широкое применение в технике

свободного электрона. Такая примесь называется донор­

тогда, когда научились управлять

ной, а примесная проводимость такого примесного полу­

их проводимостью. Проводники

проводника называется электронной. В примесном по­

хорошо проводят электрический

лупроводнике с электронной примесной проводимостью

ток потому, что в них достаточно

основными свободными зарядами будут электроны, не­

много свободных зарядов. Идеаль­

основными

ные диэлектрики свободных заря­

водники называются полупроводниками n-типа. Если

-

дырки (их мало). Такие примесные полупро­

их

леmровать кремний трёхвалентным индием, то с каждым

мало. В полупроводниках число

атомом индия образуется одна дырка. Такие примеси на­

дoB не имеют, в реальных

свободный

Физика

-

свободных зарядов увеличивается

зываются ак:цепторными, а примесная проводимость

с увеличением температуры.

рочной. Здесь основные заряды

Полупроводники, широко при­

дырка

меняемые в технике,

-

кремний

-

-

ды­

дырки, неосновные

­

электроны (их мало). Такие примесные полупроводники на­ зываются полупроводниками р-типа.

и германий (четырёхвалентные хи­ мические элементыI •. Атомы крем­

ния

ЭлектродвИжущая сИла (ЭДС). При рассмотрении по­

образуют друг с другом

стоянных электрическихтоков в электрическихцепях раз­

1).

личают внешнюю и внутреннюю (внутри источника тока)

При этом пара электронов принадлежит соседним атомам. При достаточно высокой температуре за счёт хаотическо­

ды, определяющие направление постоянного электриче­

го теплового движения электронов ковалентные связи раз­

ского тока, будyr двигаться под действием электрическо­

рываются и появляются свободные электроны и вакант­

го поля от плюса источника постоянного электрического

ные места

тока к минусу (рис.

Рис. 2

(Si)

парные ковалентные связи (рис.

-

дырки (рис.

2).

Так появляется собственная

проводимость у чистых полупроводников.

За счёт переме­

цепи. Во внешней цепи свободные положительные заря­

1).

Внутри источника постоянного элек­

трического тока положительные заряды под действием элек­

щенля свободных электронов у чистых полупроводников

тростатических

возникает электронная

ника тока не могут, т. к. электрическая

проводимость,

а за счёт переме­

сил двигаться

от минуса

щения связанных электронов в дырки происходит пере­

сила направлена

мещение дырок по кристаллу кремния, т. е. дырочная про­

движения зарядов. Для преодоления

водимость. Собственная проводимость чистых полупровод­

тормозящего действия электрических

ников невелика и сильно зависит от температуры.

(кулоновских)

Для

против

направления

тока используется действие сторонних

лупроводников. Если легировать кремний 5-валентным мы­

сил

148

+0 1

сил внутри источника

увеличения проводимости проводят леmрование чистых по­

-

к плюсу источ­

сил любой природы, кроме ку­

149

РиС.l

~

Энциклопедический словарик школьника

лоновских. Например, в гальваническом элементе разде­

Фuзuка

~

ЭлектромаПlНтная индУкция

-

явление возникновения

ление зарядов внугри источника тока происходит за счёт

индукционного тока в замкнутом контуре, когда меня­

химических реакций. В результате на полюсах источника

ется во времени число магнитных силовых линий, прони­

тока возникает напряжение. При замыкании источника

зывающих контур.

постоянного электрического тока на нагрузку происходит

отбор мощности от источника электрического тока к на­

Закон электромагнитной индукции описывается фор­ мулой

грузке. Работа А ст сторонних сил позволяет определить

~ф

Е; = - м

электродвижущую силу Е источника постоянного тока по

Е = Аст q , ~ 1------1

Рис. 2

(1)

где Е; - электродвижущая сила (ЭДС) индукции, ~ф ­ изменение магнитного потока за интервал времени М. За­

формуле

+

'

кон электромагнитной индукции записан для конечного

электрический заряд, т. е. ЭДС пока­

интервала времени (для среднего значения Е;), при M~ О

зывает, какую работу совершают сторонние

получим мгновенное значение Е;. Знак «-» В формуле (1)

силы по переносу единичного заряда внут­

объясняется правилом Ленца: возникающий в замкнутом

ри источника тока против кулоновских сил.

контуре индукционный ток своим магнитным полем про­

ЭДС можно измерить, подсоединив вольт­

тиводействует тому изменению магнитного потока, ко­

метр к источнику постоянноготока (рис.

торым он вызван.

где q -

2).

За единицу ЭДС в СИ принят вольт (В).

При движении проводника в постоянном магнитном

поле в нём возникает ЭДС индукции Е;, которая имеет маг­

ЭлектромаПlИТ -

устройство, состоящее из катушки и

нитное происхождение: работу сторонней силы выполня­

стального сердечника, вставленного Bнyrpь катушки с то­

ет сила Лоренца. Рассмотрим проводник МН, который

ком. Катушка состоит из изолированной медной проволо­

может перемещаться по проводящим направляющим АВ и

ки, намотанной на каркас, изготовленный из изолятора.

СП (см. рисунок). Точки В и С также связаны проводни­

v проводника MN ле­

Концы проволоки зачищены и подведены к клеммам. Если

ком. Вектор постоянной скорости

катушку подключить к источнику постоянного тока, то

жит в плоскости, параллельной плоскости АВСп. Вектор

по виткам проволоки пойдёт постоянный ток И катушка

магнитной индукции В однородного стационарного маг­

будет обладать стационарным сильным магнитным полем,

нитного поля образует угол а с

которое можно изменить за счёт изменения силы тока,

плоскостью АВСn и вектором

числа витков и конструкции стального сердечника.

скорости и.

Электромагниты широко применяют в технике: для

На положительный свобод­

подъёма металлолома, в реле, в телеграфном и телефон­

Hый заряд в проводнике дей-

ном аппаратах, в электродвигателях и т. д.

ствует сила Лоренца

150

-

F л,

направ-

151

~

N

А~ 1,

~

D----­ М С

~ulJI

ЭнциКJIоnедичеекий словарик школьника

ление которой можно определить по правилу левой руки:

четыре пальца ладони левой руки вытянуты вдоль и, Jj.l входит В ладонь перпендикулярно ей, тогда отогнутый на

900

большой палец даёт направление Е л, которая действу­

ет вдоль проводника и совершает работу Аст по разделе­

нию зарядов на длине

Аст

/

проводника:

= Ел /, Ej

=

Ел

tr

=

Физика 2

где Wp = 2~2 - энергия электрического поля конденса­ тора;

ы2

=2

WM

током; С -

-

энергия магнитного поля катушки с

электрическая ёмкость конденсатора;

трический заряд конденсатора; ки;

= IqlvBsina,

~LlJ

i-

сила переменного электрического тока.

Рассмотрим первую четверть периода Т (О ~ t ~

Вlvsina.

элек­

q-

индуктивность катуш­

L-

начальный момент времени t

=О

Tj4). В

система обладала энер­

гией электрического поля конденсатора:

Электромагнитные колебания

q~

W= Wp = 'Щ2'

­

периодические или почти периоди­

С

L

Рис.

1

ческие изменения заряда, силы тока

где

qm -

амплитудное значение заряда.

и напряжения. Свободные колеба­

При замыкании заряженного конденсатора на катуш­

ния возникают в колебательном

ку индуктивности в цепи пойдёт переменный ток Ё, кото­

контуре, состоящем из катушки ин­

рый своим переменным магнитным полем вызовет появ­

и конденсатора С,

ление вихревого электрического поля,

если последнему сообщить заряд, например, от источни­

которое создаёт переменный ток само­

ка постоянного тока (рис.

индукции

дуктивности

L

1).

При замыкании конденсатора на катушку индуктивно­

ijs,

который по правилу Лен­

ца будет направлен навстречу току Ё,

>О

сти происходит разрядка конденсатора. Если бы не было ин­

т. К. дф

(магнитный поток нараста­

дуктивности, то разрядка произошла бы быстро и колеба­

ет). Этот ток препятствует быстрой раз­

ния не возникли бы, но благодаря индуктивности процессы

рядке конденсатора и растягивает её на

приобретают инерционность и происходят свободные за­

четверть периода, в которой энергия ~

;.) Рис. 2

тухающие колебания, которые можно регистрировать с по­

электрического поля конденсатора переходит в энергию

мощью осциллографа.

магнитного поля катушки с током. Когда

Для простоты рассмотрим случай незатухающих колеба­ ний. В этом случае энергия

W колебательного контура со­

симума, i;s

= О,

q

= О,

~

= О.

в момент времени t

2

w=

Wp + WM ' 152

мак­

= Tj4

энергия колебательного контура состоит из энергии маг­

нитного поля катушки с током:

храняется:

i достигает

WM

- LJm W -- Wм --2-' 153

~.lJ где 1т

iis

j

t

1.Т+

~

Энциклопедический словарик школьника

Физика

амплитудное значение силы тока.

стрелка со смещённым

центром тяжести окажутся отри­

Во второй четверти периода (Т/4 ~ t ~ Т/2)

цательно заряженными,

и стрелка оттолкнётся от стерж­

ток

ня, поворачиваясь

i

-

не может пропасть сразу, т. к. его

уменьшение вызывает уменьшение маг­

< О),

нитного потока (~ф Рис. 3

го тока (рис.

3).

~.lJ

что порожда­

на оси. Чем. больше заряд тела, тем

больше отклоняется стрелка. ЕсJЩ отнести заряженное тело на достаточно большое расстояние,

то стрелка под дей­

ет вихревое электрическое поле, созда­

ствием силы тяжести вернётся в исходное положение. Если

ющее ток самоиндукции, текущий по

передать часть заряда с тела на сферу электроскопа пу­

правилу Ленца в направлении основно­

тём соприкосновения,

Этот процесс растягивается на вторую

ходное положение,

четверть периода,

в результате чего происходит зарядка

конденсатора, т. е. переход энергии

WM

магнитного поля

катушки с током в энергию ~ электрического поля кон­

то стрелка уже не вернётся в ис­

если убрать :заряженное тело доста­

точно далеко от электроскопа. Теперь на электроскопе есть свой заряд. Для снятия заряда можно прикоснуться к нему

рукой (заземлить сферу электроскопа).

денсатора. При t = Т/2 процесс зарядки конденсатора за­ канчивается и

i

= О,

т. е.

WM

= О. Далее

процесс протекает

аналогичным образом: в третьей четверти периода проис­

Энергия

показывает, какую работу может ~овершить тело.

ходит разрядка конденсатора, в четвёртой четверти пери­

ода

-

его зарядка. А затем процесс периодически продол­

жается.

Электрон

В механике вводят понятие кинетической и потенци­

альной энергии. Кинетическая энергия

Ek -

энергия, ко­

торой обладает движущееся тело. Потенциальная энергия

- элементарная частица-лептон. Не участ­

вует в сильных взаимодействиях. Имеет отрицательный

элементарный заряд то =

скалярная физическая величина, которая

-

9,11·10-31

q

= -1,6· 10-19

Ер

-

энергия взаимодействия тел ~и частей тела. Значе­

ния кинетической и потенциалЬНQЙ энергии вычисляют­ ся по формулам

кл И массу покоя

kx 2 E k = -2-' Ер = mgh, Ер = -2-' mv 2

КГ.

Электроскоп

- прибор для обнаруже­

где т -

масса тела (материальной Т9чки); v -

рости тела;

h-

высота, на которую поднято тело в одно­

ния электрических зарядов. Состоит из

родном поле тяжести

корпуса

х -

на подставке

1

вставленного

щей втулке

4.

в корпус

2 и 1 на

стержня

3,

5

электро­

скопа, то часть свободных электронов

сферы перейдёт в стержень. Стержень и

154

(g = const), k - жёсткость пружины,

координата тела. Ер = mgh является потенциальной

изолирую­

Если поднести отрицатель­

но заряженное тело к сфере

модуль ско­

.

энергией тела в однородном поле 'I;яжести, а Ер =

kx 2 -2- ­

потенциальная энергия пружины. Для потенциальных сил

(силы тяжести и силы упругости) справедлива формула А = -Д.Ер '

155

~

Энциклоnедичес"ий словари" ш"ольни"а

Закон сохранения полной механической энергии:

где Е и Еа

-

р= Еа ,

щий (произвольный) и начальный моменты времени.

Полная механическая !Энергия Е равна сумме потенци­

Е=

энергии:

Ek

~alJ

,

Эрстед Ханс

(1777-1851) -

датский физик. Основ­

ные труды выполнил по физике, химии и философии. Уста­

полная механическая энергия тела в теку­

альной Ер и кинетической

Физu"а

новил связь между электрическими и магнитными явле­ ниями,

доказав

экспериментально,

что

вокруг

провод­

ника с электрическим током имеется магнитное поле. Это

стимулировало большое количество исследований и при­ вело к созданию электродинамики и электротехники. Изу­

Ek + Ер.

чал сжимаемость жидкостей, используя изобретённый им

В диссипативных системах: при движении тела в вязкой

пьезометр. Первым получил относительно чистый алюми­

среде, при движении одного тела по поверхности другого

при наличии силы трения

-

ний.

полная энергия убьmает, пе­

реходя в другие виды энергии, например в тепловую, т. е.

Е<Еа ·

ЭХОJlОкация -

обнаружение и точное определение мес­

тоположения объекта с помощью остронаправленного пуч­

При изучении тепловыIx явлений вводят понятие внут­

ка ультразвуковых волн в воде. Осуществляется гидро­

энергии движения и взаимодействия

локационными станциями (ГЛС). ГЛС обнаруживают

молекул. Механическая :энергия самопроизвольно перехо­

объекты, измеряют координаты и параметры движения

дит во внутреннюю, обратный процесс самопроизвольно

объектов, разрешают и классифицируют цели. По способу

не происходит. За счёт усложнения системы этот процесс

обзора акватории ГЛС подразделяют на ГЛС кругового об­

идёт в тепловых двигателях.

зора, шагового поиска и др. Принцип действия ГЛС шаго­

ренней энергии

-

Понятие энергии иtпользуется во всех разделах фи­

вого поиска заключается в следующем. Неподвижная ан­ тенна излучает акустический импульс. Через интервал вре­

зики.

мени t= 21/с (где

Энергия покоя -

релятивистская энергия Еа покояще­

гося тела, определяемая по формуле Эйнштейна:

Еа где то

скорость

звука вводе) антенна, если нет отражённого сигнала, по­ ворачивается на не который угол и вновь излучает импульс.

Для излучения и приёма звуковых импульсов использу­

= т о с2 ,

ются две приёмно-передающие антенны. Если разность фаз скорость света

принимаемых сигналов равна нулю, то цель находится на

в вакууме. Полная релятивистская энергия Е движущего­

луче, проходящем через середину отрезка, соединяющего

ся тела рассчитывается по формуле

две антенны и перпендикулярном этому отрезку. По доп­

-

масса покоя tела (см. Масса); с

1- дальностьдействия ГЛС; с -

Е где т

-

-

= mс2 ,

релятивистская масса движущегося тела.

156

леровскому смещению частоты определяют скорость цели.

На экране электронно-лучевой трубки можно определить расстояние до цели.

157

~ulj

Физика

Энциклопедический словарик школьника ГЛС кругового обзора позволяет за один цикл излуче­

ния-приёма вести наблюдение за целями в секторе

каолиновой JUIастинкой, которая раскалялась при прохож­

3600.

дении электрического тока.

Антенна является неподвижной круговой или эллиптиче­

ской. ГЛС

-

,

активные средства гидроакустического наблю­

дения. Шумопеленгаторные станции (ШПС)

-

~ulj

,

Ядерные реакции

пассивные

-

превращения атомных ядер, выз­

ванные их взаимодействиями с элементарными частица­

средства гидроакустического наблюдения: осуществляют

ми или друтими ядрами.

только приём сигналов.

Якоби Борис Семёнович

(1801-1874) - русский фи­

зик и электротехник. Открьm гальваНОJUIастику и разра­

·ю

ботал промышленный способ снятия гальваноскопической копии, основоположник технического применения элек­

Юнг Томас

(1773-1829) - английский учёный, один

тролиза. Сконструировал первый практический электродви­

из основоположников волновой теории света. Объяснил

гатель постоянного тока и впервые осуществил электро­

аккомодацию глаза,

привод судна. Выполнил первую в мире работу по теории

измерил длины волн света разных

цветов. Ввёл характеристику упругости (модуль Юнга).

.,

I I

f I

Юстировка

-

метод проверки и наладки, как правило,

электрических машин. Обосновал преимущества враща­ тельного и непригодность возвратно-поступательного дви­ жения для электродвигателя.

Сконструировал

оптико-механических приборов, заключающийся в уста­ новлении правильного взаимодействия их отдельных де­

,'{

талей и узлов.

,~

1О

типов телеграфных аппаратов, в том

числе буквопечатающий телеграфный аппарат. Руководил 1,

прокладкой первых в мире подземных кабельных телеграф­ ных линий связи. Создал конструкции кабелей для этих

";

я

I I

линий и наладил их производство. Разрабатывал гальва­ нические батареи, создавал минное вооружение. Предло­ жил ряд конструкций реостатов и электроизмерительных

,

русский

приборов, в частности совместно с э. х. Ленцем разрабо­

электротехник. Изобрёл дутовую лампу, использовал пе­

тал баллистический метод электроизмерений, исследовал

ременный ток для питания дуговой лампы, что дало тол­

свойства электромагнитов электродвигателей и разработал

чок развитию техники переменного тока, предложил ори­

метод их расчёта.

Яблочков Павел Николаевич

гинальную конструкцию

(1847-1894) -

генератора переменного тока,

изобрёл трансформатор, конструировал генераторы элек­ трического тока (динамо-машины) и гальванические эле­

менты. Создал ряд конструкций дуговых ламп и лампу с

158