Физика процесса излучения. Примеры излучения в быту и природе — OneKu

Содержание статьи:

Излучение — это физический процесс, результатом которого является передача энергии с помощью электромагнитных волн. Обратный излучению процесс называется поглощением. Рассмотрим этот вопрос подробнее, а также приведем примеры излучения в быту и природе.

Физика возникновения излучения

Любое тело состоит из атомов, которые, в свою очередь, образованы ядрами, заряженными положительно, и электронами, которые образуют электронные оболочки вокруг ядер и заряжены отрицательно. Атомы устроены таким образом, что они могут находиться в разных энергетических состояниях, то есть обладать как большей, так и меньшей энергией. Когда атом имеет наименьшую энергию, то говорят о его основном состоянии, любое другое энергетическое состояние атома называется возбужденным.

Вам будет интересно:Греческая империя: 11 лет от расцвета до заката

Существование различных энергетических состояний атома связано с тем, что его электроны могут располагаться на тех или иных энергетических уровнях. Когда электрон переходит с более высокого уровня на более низкий, то атом теряет энергию, которую он излучает в окружающее пространство в виде фотона — частицы-носителя электромагнитных волн. Наоборот, переход электрона с более низкого на более высокий уровень сопровождается поглощением фотона.

Перевести электрон атома на более высокий энергетический уровень можно несколькими способами, которые предполагают передачу энергии. Это может быть как воздействие на рассматриваемый атом внешнего электромагнитного излучения, так и передача ему энергии механическим или электрическим способами. Кроме того, атомы могут получать, а затем выделять энергию в результате химических реакций.

Электромагнитный спектр

Прежде чем переходить к примерам излучения в физике, необходимо отметить, что каждый атом испускает определенные порции энергии. Это происходит потому, что состояния, в которых может находиться электрон в атоме, являются не произвольными, а строго определенными. Соответственно переход между этими состояниями сопровождается излучением определенного количества энергии.

Из атомной физики известно, что фотоны, порождаемые в результате электронных переходов в атоме, обладают энергией, которая прямо пропорциональна их частоте колебаний и обратно пропорциональна длине волны (фотон — это электромагнитная волна, которая характеризуется скоростью распространения, длиной и частотой). Поскольку атом вещества может испускать только определенный набор энергий, значит, длины волн испущенных фотонов тоже являются конкретными. Набор всех этих длин называется электромагнитным спектром.

Если длина волны фотона лежит между 390 нм и 750 нм, то говорят о видимом свете, поскольку его способен воспринимать человек своими глазами, если длина волны меньше 390 нм, то такие электромагнитные волны обладают большой энергией и называются ультрафиолетовым, рентгеновским или гамма-излучением. Для длин больше 750 нм характерна небольшая энергия фотонов, они носят название инфракрасного, микро- или радиоизлучения.

Тепловое излучение тел

Всякое тело, которое имеет некоторую отличную от абсолютного нуля температуру, излучает энергию, в этом случае говорят о тепловом или температурном излучении. При этом температура определяет как электромагнитный спектр теплового излучения, так и количество испускаемой телом энергии. Чем больше температура, тем большую энергию излучает тело в окружающее пространство, и тем сильнее его электромагнитный спектр смещается в высокочастотную область. Процессы теплового излучения описываются законами Стефана-Больцмана, Планка и Вина.

Примеры излучения в быту

Как выше было сказано, энергию в виде электромагнитных волн излучает абсолютно любое тело, однако видеть невооруженным глазом этот процесс можно не всегда, поскольку температуры окружающих нас тел, как правило, слишком маленькие, поэтому их спектр лежит в низкочастотной невидимой для человека области.

Ярким примером излучения в видимом диапазоне является электрическая лампа накаливания. Проходя по спирали, электрический ток разогревает вольфрамовую нить до 3000 К. Такая высокая температура приводит к тому, что нить начинает испускать электромагнитные волны, максимум которых приходится на длинноволновую часть видимого спектра.

Еще один пример излучения в быту — микроволновая печь, которая испускает микроволны, невидимые для человеческого глаза. Эти волны поглощаются объектами, содержащими воду, тем самым увеличивая их кинетическую энергию и, как следствие, температуру.

Наконец, примером излучения в быту в инфракрасном диапазоне является радиатор батареи отопления. Его излучения мы не видим, но чувствуем это тепло.

Природные излучающие объекты

Пожалуй, самым ярким примером излучения в природе является наша звезда — Солнце. Температура на поверхности Солнца около 6000 К, поэтому его максимум излучения приходится на длину волны 475 нм, то есть лежит внутри видимого спектра.

Солнце разогревает находящиеся вокруг него планеты и их спутники, которые тоже начинают светиться. Здесь следует отличать отраженный свет и тепловое излучение. Так, нашу Землю можно видеть из космоса в виде голубого шара именно благодаря отраженному солнечному свету. Если же говорить о тепловом излучении планеты, то оно также имеет место, но лежит в области микроволнового спектра (около 10 мкм).

Помимо отраженного света, интересно привести еще один пример излучения в природе, который связан со сверчками. Испускаемый ими видимый свет никак не связан с тепловым излучением и является результатом химической реакции между кислородом воздуха и люциферином (вещество, содержащееся в клетках насекомых). Это явление носит название биолюминесценции.

Источник

Примеры теплообмена в природе и технике

1. Ветры. Все ветры в атмосфере представляют собой конвекционные потоки огромного масштаба. Конвекцией, например, объясняются бризы — ночные и дневные ветры, возникающие на берегах морей и больших озер.

В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой. При этом воздух над сушей расширяется, после чего его давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате, как в сообщающихся сосудах, холодный воздух по низу с моря (где давление больше) перемещается к берегу (где давление меньше) — дует ветер. Это и есть дневной (или морской) бриз.

Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.

2. Тяга. Мы знаем, что без притока свежего воздуха горение топлива невозможно. Если в топку или печь не будет поступать воздух, то горение прекратится. Для поддержания горения часто используют естественный приток воздуха — тягу. При этом над местом горения топлива устанавливают трубу. Нагреваясь, воздух расширяется, и давление в топке и трубе становится меньше давления наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холодный воздух устремляется извне в топку, а теплый поднимается вверх по трубе. Это и есть тяга.

С увеличением высоты трубы тяга усиливается, так как, чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе.

3. Водяное отопление. Жители стран, расположенных в умеренных и холодных поясах Земли, вынуждены обогревать свои жилища в холодную погоду. В жилых помещениях наиболее благо приятной для человека считается температура 18—20 °С. Для поддержания такой температуры во многих домах применяют водяное отопление.

Нагревание воды в системах центрального отопления происходит за пределами отапливаемого помещения (в котельных или теплоэлектроцентралях — ТЭЦ). От нагревателя горячая вода по трубопроводам поступает в здания. Здесь (рис. 71) она по главному стояку 1 поднимается вверх, а оттуда — по трубам в отопительные приборы (радиаторы 2). По мере охлаждения в них вода возвращается вниз и снова поступает к нагревателю. Так осуществляется непрерывная циркуляция воды по всей системе. В небольших зданиях эта циркуляция возникает благодаря естественной конвекции, а в больших городских домах она происходит за счет действия специальных насосов (искусственная или принудительная конвекция).

Для предотвращения разрушения отопительной системы (в результате увеличения давления при расширении нагреваемой жидкости) главный стояк 1 снабжают расширительным баком 3.

4. Термос. Теплопередача от более нагретого тела к более холодному приводит к выравниванию их температур. Поэтому, например, горячий чайник, снятый с плиты, при соприкосновении с окружающим воздухом через некоторое время остывает. Чтобы помешать телу остывать (или нагреваться), нужно предотвратить возможный теплообмен, причем во всех его трех проявлениях (при конвекции, теплопроводности и излучении). Это достигается путем помещения тела в специальный сосуд — сосуд Дьюара, который был изобретен в 1892 г. английским ученым Джеймсом Дьюаром.

Сосуды Дьюара вначале применялись лишь для хранения легкоиспаряюшихся сжиженных газов (например, жидкого гелия). Впоследствии их стали применять и в бытовых целях — для сохранения при неизменной температуре помещаемых в них пищевых продуктов. Такие сосуды Дьюара стали называть термосами (рис. 72).

Устройство термоса, предназначенного для хранения жидкостей, показано на рисунке 73. Он состоит из стеклянного сосуда 4 с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками выкачан воздух. Чтобы защитить стеклянный корпус термоса от повреждений, его помещают в картонный или металлический футляр 3. Сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футляра навинчивают колпачок 1.

Термос устроен таким образом, что теплообмен его содержимого с окружающей средой сведен до минимума. Отсутствие воздуха между его стенками препятствует переносу энергии путем конвекции и теплопроводности, а блестящий слой па внутренней поверхности термоса препятствует передаче энергии излучением.

1. Почему дневной бриз дует с моря в сторону берега, а ночной бриз — с берега в сторону моря? 2. В результате чего возникает тяга? 3. Как устроена система водяного отопления? 4. Расскажите об устройстве термоса. За счет чего в нем удается уменьшить теплообмен? Почему пища в термосе все-таки охлаждается?

Урок в 8 классе Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Урок 6 (8класс)

Тема: Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Эпиграф к уроку

«Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик,-

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык»

Цель: дать понятия об излучении как виде теплопередачи, примерах теплопередачи в природе и технике.

Углубить понятия об излучении, о примерах теплопередачи.

Воспитание самостоятельных работ на уроках.

Оборудование:

Исп. литература:

Вид урока

Ход урока:

1. Орг.момент.

2. Опрос домашнего задания.

3. Изучение нового материала.

4. Закрепление нового материала.

5. Задание на дом.

1. Орг.момент. Здравствуйте. Перекличка.

2. Опрос домашнего задания: 3-4 учащиеся отвечают устно у доски, а 3-4 отвечают письменно на карточки.

Что такое конвекция? Теплопроводность?

Рассказать виды теплопередачи? Вид теплопередач в агрегатных состояниях?

Что такое архимедова сила?

Конвекция в агрегатных состояниях?

3. Новый материал – основные вопросы:

Поглощением называется процесс превращения энергий излучения во внутреннюю энергию тела.

Теплоприемник – это прибор, представляющий собой плоскую круглую коробочку, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри него имеется воздух, который при нагреваний может расширяться и выходить наружу через отверстие.

Работа по рис.30, стр.36 из учебника→ демонстрация передачи теплоты от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимым глазом тепловых лучей, такой вид теплопередачи называют излучением или лучистым теплообменом.

Виды электромагнитных волн

Радиоволны инфокрасные ультрафиолетовые

Рентгеновские световые

Излучением или лучистым теплообменом называется процесс передачи энергий от одного тела к другому с помощью электромагнитных волн.

Интенсивность излучения, чем больше, тем больше температура тела.

Белая поверхность хуже поглощает энергию, чем черная.

Тела с белой поверхностью излучают меньше энергий, чем черные, при равной температуре → подтверждается при помощи опыта на стр.37 из учебника.

Солнце – самый большой самоуправляемый источник огромной энергий.

Создавая тот или иной прибор или машину, нужно учитывать теплопроводность, конвекцию, излучение, чтобы действие машин было эффективным.

Примеры теплопередачи:

а) обогрев жилья при помощи системы центрального водяного отопления →мрис.32, стр.39 → происходит конвекция.

б) тепловая изоляция дома → используют пористые стенки, → происходит теплопроводность.

в) двойные рамы в окне → улучают изоляцию → теплопроводность.

г) «ветры эби» — холодные и сухие ветры.

4. Закрепление: упр.4 (1 – 8).

5. Задание на дом. § 7, 8.

Виды излучений в природе

Инфракрасное ультрафиолетовое рентгеновское излучения

Шкала электромагнитных волн

Формула скорости электромагнитной волны

с = λ ∙ ν

с = 3∙10 8   м/с – скорость электромагнитной волны в вакууме.

Решение задачи

Решение:

Дано: Си

λ=6мм. 6 ·10 -3 м

С=3 · 10 8 м/с —

ν-? (Гц)

Т-? (с)

с = λ · ν

Ответ: 0,5 · 10 10 Гц, 2 ·10 -11 с.

Инфракрасное излучение

ν = 3 · 10 11 Гц – 3, 85 · 10 14 Гц.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским астрономом Уильямом Гершелем.

Источник – колебание и вращение молекул вещества.

Солнце

Инфракрасное излучение применяют для сушки лакокрасочных покрытий, овощей, фруктов и т. д. Созданы приборы, в которых не видимое глазом инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое. Изготовляются бинокли и оптические прицелы, позволяющие видеть в темноте.

Ультрафиолетовое излучение

ν = 8 · 10 14 – 3 · 10 16 Гц.

λ = 10 – 380 нм.

Открыто в 1801 году Иоганном Риттером.

Источник – валентные электроны атомов и молекул, а также ускоренно движущиеся свободные заряды.

В малых дозах УФ лучи производят целебное действие. Умеренное пребывание на солнце полезно, особенно в юном возрасте; УФ лучи способствуют росту и укреплению организма. Кроме прямого действия на ткани кожи (образование защитного пигмента — загара, витамина D2 ), УФ лучи оказывают влияние на центральную нервную систему, стимулируя ряд важных жизненных функций в организме.

      УФ лучи оказывают также бактерицидное действие.

     Ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов, они невидимы. Но действие их на сетчатку глаза и кожу велико и разрушительно. УФ излучение Солнца недостаточно поглощается верхними слоями атмосферы. Поэтому высоко в горах нельзя оставаться длительное время без одежды и без темных очков.

Стеклянные очки, прозрачные для видимого спектра, защищают глаза от УФ излучения, так как стекло сильно поглощает УФ лучи.

Рентгеновское излучение

ν = 3 · 10 16 – 3 · 10 20 Гц.

λ = 10 -12 – 10 -8 м.

Открыто в 1895 году

В. Рентгеном.

Источник — изменение состояния электронов внутренних оболочек атомов или молекул, а также ускоренно движущиеся свободные электроны.

Рентген Вильгельм

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Рентген Вильгельм (1845—1923) — немецкий физик, отрывший в 1895 г. коротковолновое электромагнитное излучение — рентгеновские лучи. Открытие рентгеновских лучей оказало огромное влияние на все последующее развитие физики, в частности привело к открытию радиоактивности. Первая Нобелевская премия по физике была присуждена Рентгену. Рентген способствовал быстрому распространению практического применения своего открытия в медицине. Конструкция созданной им первой рентгеновской трубки для получения рентгеновских лучей сохранилась в основных чертах до настоящего времени.

     

Электромагнитные волны

Открытие рентгеновских лучей

Поглощение рентгеновских лучей пропорционально плотности вещества, поэтому с помощью рентгеновских лучей можно получать фотографии внутренних органов человека. На этих фотографиях хорошо различимы кости скелета и места различных перерождений мягких тканей .

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Рентген умел наблюдать, умел замечать новое там, где многие ученые до него не обнаруживали ничего примечательного. Этот особый дар помог ему сделать замечательное открытие.

Открытие рентгеновских лучей

      В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки.

     

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген скоро заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платино-синеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

      Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х -лучами . Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи».

      Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом. Д лина волны рентгеновских лучей равна размерам атома (10 -8 см).

Свойства рентгеновских лучей

       Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

      Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов . В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Применение рентгеновских лучей

        В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний.

      Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве — структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно. Но с помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

      Эти достижения стали возможными благодаря тому, что длина волны рентгеновских лучей очень мала, — именно поэтому удалось «увидеть» молекулярные структуры. Увидеть, конечно, не в буквальном смысле; речь идет о получении дифракционной картины, с помощью которой после немалой затраты труда на ее расшифровку можно восстановить характер пространственного расположения атомов.

      Из других применений рентгеновских лучей отметим рентгеновскую дефектоскопию — метод обнаружения трещин в рельсах, проверки качества сварных швов, изделий, движущихся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки ) и т. д. Рентгеновская дефектоскопия, основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нем полости или инородных включений.

Устройство рентгеновской трубки

В настоящее время для получения рентгеновских лучей разработаны весьма совершенные устройства, называемые рентгеновскими трубками .

      На рисунке изображена упрощенная схема электронной рентгеновской трубки. Катод 1 представляет собой вольфрамовую спираль, испускающую электроны за счет термоэлектронной эмиссии. Цилиндр 3 фокусирует поток электронов, которые затем соударяются с металлическим электродом (анодом) 2 . При этом рождаются рентгеновские лучи. Напряжение между анодом и катодом достигает нескольких десятков киловольт. В трубке создается глубокий вакуум; давление газа в ней не превышает 10 -5 мм рт. ст.

В мощных рентгеновских трубках анод охлаждается проточной водой, так как при торможении электронов выделяется большое количество теплоты. В полезное излучение превращается лишь около 3% энергии электронов.

8 · 10 20 Гц. λ Открыто в 1990 году Полем Вилларом. Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц. «

Гамма – излучение

ν 8 · 10 20 Гц.

λ

Открыто в 1990 году Полем Вилларом.

Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц.

Шкала электромагнитных волн

Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и -излучение. Со всеми этими излучениями, кроме  -излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое  -излучение испускают атомные ядра.

      Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны , порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины полны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.

      Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и  -излучениям, сильно поглощаемом атмосферой.

      По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

      Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно  -лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Схематическое изображение прозрачности земной атмосферы для всего диапазона электромагнитных излучений

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Спектр электромагнитных волн Тест

1 . В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?

1. Электрон движется равномерно и прямолинейно.

2. Электрон движется равноускоренно и прямолинейно.

3. Электрон движется равномерно по окружности.

Ответы: А. только 1 Б. только 2 В. только 3

Г. 1, 2, 3 Д. 2 и 3

2. Возникает ли электромагнитное излучение при торможении электронов?

Ответы: А. нет Б. да

3. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к дифракции на краю препятствия?

Ответы:

А. Радиоволны Б. Видимое излучение

В. Рентгеновское Г. Все кроме рентгеновского

Д. Все выше перечисленные излучения

4 . Какие свойства будут обнаруживать электромагнитные волны следующих диапазонов, падая на тело человека?

1. Радиоволны 2. Рентгеновского диапазона

3. Инфракрасного диапазона 4.Ультрафиолетого диапазона.

Ответы: А. Вызывают покраснение кожи. Б. Нагревают ткани.

В. Почти полностью отражаются Г. Проходят через мягкие ткани

5. Как изменится плотность потока излучения электромагнитных волн при одинаковой амплитуде их колебаний в вибраторе, если частоту колебаний уменьшить в 2 раза?

Ответы: А. Не изменится. Б. Уменьшится в 2 раза

В. Уменьшится в 4 раза Г. Уменьшится в 16 раз

6. Какой вид электромагнитных волн имеет наименьшую частоту?

Ответы: А. Рентгеновское Б. Ультрафиолетовое

В. Видимый свет Г. Инфракрасные Д. Радиоволны

Солнце.

Вращение солнечной системы.

Внутреннее строение Солнца.

Пульсары

В Крабовидной туманности находится пульсар NP 0531

Пульсары – быстровращающиеся нейтронные звезды, у которых ось вращения не совпадает с магнитной осью.

     

Закрыв яркий квазар 3C273, можно обнаружить окружающую его эллиптическую галактику.

Квазары

Квазар 3C275 – самый яркий объект вблизи центра фотографии. Он удален от нас на 7 миллиардов световых лет.

Инфракрасный астрономический спутник IRAS снабжен небольшим телескопом-рефлектором.

.

Система радиотелескопов VLA в Нью-Мексико (США).

Система телескопов Very Large Telescop.

Фотография Солнца в рентгеновском излучении

21 августа 1973 года.

Виды излучений в природе

Инфракрасное ультрафиолетовое рентгеновское излучения

Шкала электромагнитных волн

Формула скорости электромагнитной волны

с = λ ∙ ν

с = 3∙10 8   м/с – скорость электромагнитной волны в вакууме.

Решение задачи

Решение:

Дано: Си

λ=6мм. 6 ·10 -3 м

С=3 · 10 8 м/с —

ν-? (Гц)

Т-? (с)

с = λ · ν

Ответ: 0,5 · 10 10 Гц, 2 ·10 -11 с.

Инфракрасное излучение

ν = 3 · 10 11 Гц – 3, 85 · 10 14 Гц.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским астрономом Уильямом Гершелем.

Источник – колебание и вращение молекул вещества.

Солнце

Инфракрасное излучение применяют для сушки лакокрасочных покрытий, овощей, фруктов и т. д. Созданы приборы, в которых не видимое глазом инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое. Изготовляются бинокли и оптические прицелы, позволяющие видеть в темноте.

Ультрафиолетовое излучение

ν = 8 · 10 14 – 3 · 10 16 Гц.

λ = 10 – 380 нм.

Открыто в 1801 году Иоганном Риттером.

Источник – валентные электроны атомов и молекул, а также ускоренно движущиеся свободные заряды.

В малых дозах УФ лучи производят целебное действие. Умеренное пребывание на солнце полезно, особенно в юном возрасте; УФ лучи способствуют росту и укреплению организма. Кроме прямого действия на ткани кожи (образование защитного пигмента — загара, витамина D2 ), УФ лучи оказывают влияние на центральную нервную систему, стимулируя ряд важных жизненных функций в организме.

      УФ лучи оказывают также бактерицидное действие.

     Ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов, они невидимы. Но действие их на сетчатку глаза и кожу велико и разрушительно. УФ излучение Солнца недостаточно поглощается верхними слоями атмосферы. Поэтому высоко в горах нельзя оставаться длительное время без одежды и без темных очков.

Стеклянные очки, прозрачные для видимого спектра, защищают глаза от УФ излучения, так как стекло сильно поглощает УФ лучи.

Рентгеновское излучение

ν = 3 · 10 16 – 3 · 10 20 Гц.

λ = 10 -12 – 10 -8 м.

Открыто в 1895 году

В. Рентгеном.

Источник — изменение состояния электронов внутренних оболочек атомов или молекул, а также ускоренно движущиеся свободные электроны.

Рентген Вильгельм

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Рентген Вильгельм (1845—1923) — немецкий физик, отрывший в 1895 г. коротковолновое электромагнитное излучение — рентгеновские лучи. Открытие рентгеновских лучей оказало огромное влияние на все последующее развитие физики, в частности привело к открытию радиоактивности. Первая Нобелевская премия по физике была присуждена Рентгену. Рентген способствовал быстрому распространению практического применения своего открытия в медицине. Конструкция созданной им первой рентгеновской трубки для получения рентгеновских лучей сохранилась в основных чертах до настоящего времени.

     

Электромагнитные волны

Открытие рентгеновских лучей

Поглощение рентгеновских лучей пропорционально плотности вещества, поэтому с помощью рентгеновских лучей можно получать фотографии внутренних органов человека. На этих фотографиях хорошо различимы кости скелета и места различных перерождений мягких тканей .

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Рентген умел наблюдать, умел замечать новое там, где многие ученые до него не обнаруживали ничего примечательного. Этот особый дар помог ему сделать замечательное открытие.

Открытие рентгеновских лучей

      В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки.

     

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген скоро заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платино-синеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

      Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х -лучами . Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи».

      Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом. Д лина волны рентгеновских лучей равна размерам атома (10 -8 см).

Свойства рентгеновских лучей

       Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

      Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов . В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Применение рентгеновских лучей

        В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний.

      Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве — структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно. Но с помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

      Эти достижения стали возможными благодаря тому, что длина волны рентгеновских лучей очень мала, — именно поэтому удалось «увидеть» молекулярные структуры. Увидеть, конечно, не в буквальном смысле; речь идет о получении дифракционной картины, с помощью которой после немалой затраты труда на ее расшифровку можно восстановить характер пространственного расположения атомов.

      Из других применений рентгеновских лучей отметим рентгеновскую дефектоскопию — метод обнаружения трещин в рельсах, проверки качества сварных швов, изделий, движущихся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки ) и т. д. Рентгеновская дефектоскопия, основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нем полости или инородных включений.

Устройство рентгеновской трубки

В настоящее время для получения рентгеновских лучей разработаны весьма совершенные устройства, называемые рентгеновскими трубками .

      На рисунке изображена упрощенная схема электронной рентгеновской трубки. Катод 1 представляет собой вольфрамовую спираль, испускающую электроны за счет термоэлектронной эмиссии. Цилиндр 3 фокусирует поток электронов, которые затем соударяются с металлическим электродом (анодом) 2 . При этом рождаются рентгеновские лучи. Напряжение между анодом и катодом достигает нескольких десятков киловольт. В трубке создается глубокий вакуум; давление газа в ней не превышает 10 -5 мм рт. ст.

В мощных рентгеновских трубках анод охлаждается проточной водой, так как при торможении электронов выделяется большое количество теплоты. В полезное излучение превращается лишь около 3% энергии электронов.

8 · 10 20 Гц. λ Открыто в 1990 году Полем Вилларом. Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц. «

Гамма – излучение

ν 8 · 10 20 Гц.

λ

Открыто в 1990 году Полем Вилларом.

Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц.

Шкала электромагнитных волн

Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и -излучение. Со всеми этими излучениями, кроме  -излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое  -излучение испускают атомные ядра.

      Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны , порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины полны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.

      Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и  -излучениям, сильно поглощаемом атмосферой.

      По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

      Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно  -лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Схематическое изображение прозрачности земной атмосферы для всего диапазона электромагнитных излучений

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Спектр электромагнитных волн Тест

1 . В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?

1. Электрон движется равномерно и прямолинейно.

2. Электрон движется равноускоренно и прямолинейно.

3. Электрон движется равномерно по окружности.

Ответы: А. только 1 Б. только 2 В. только 3

Г. 1, 2, 3 Д. 2 и 3

2. Возникает ли электромагнитное излучение при торможении электронов?

Ответы: А. нет Б. да

3. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к дифракции на краю препятствия?

Ответы:

А. Радиоволны Б. Видимое излучение

В. Рентгеновское Г. Все кроме рентгеновского

Д. Все выше перечисленные излучения

4 . Какие свойства будут обнаруживать электромагнитные волны следующих диапазонов, падая на тело человека?

1. Радиоволны 2. Рентгеновского диапазона

3. Инфракрасного диапазона 4.Ультрафиолетого диапазона.

Ответы: А. Вызывают покраснение кожи. Б. Нагревают ткани.

В. Почти полностью отражаются Г. Проходят через мягкие ткани

5. Как изменится плотность потока излучения электромагнитных волн при одинаковой амплитуде их колебаний в вибраторе, если частоту колебаний уменьшить в 2 раза?

Ответы: А. Не изменится. Б. Уменьшится в 2 раза

В. Уменьшится в 4 раза Г. Уменьшится в 16 раз

6. Какой вид электромагнитных волн имеет наименьшую частоту?

Ответы: А. Рентгеновское Б. Ультрафиолетовое

В. Видимый свет Г. Инфракрасные Д. Радиоволны

Солнце.

Вращение солнечной системы.

Внутреннее строение Солнца.

Пульсары

В Крабовидной туманности находится пульсар NP 0531

Пульсары – быстровращающиеся нейтронные звезды, у которых ось вращения не совпадает с магнитной осью.

     

Закрыв яркий квазар 3C273, можно обнаружить окружающую его эллиптическую галактику.

Квазары

Квазар 3C275 – самый яркий объект вблизи центра фотографии. Он удален от нас на 7 миллиардов световых лет.

Инфракрасный астрономический спутник IRAS снабжен небольшим телескопом-рефлектором.

.

Система радиотелескопов VLA в Нью-Мексико (США).

Система телескопов Very Large Telescop.

Фотография Солнца в рентгеновском излучении

21 августа 1973 года.

Виды теплопередачи.Примеры теплопередачи в природе и технике.

Слайд 1

В и д ы т е п л о п е р е д а ч и. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Слайд 2

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КОНВЕКЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЕ, или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 3

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Проведем опыт

Слайд 4

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой. В этом случае тела и все части, участвующие в процессе, находятся в непосредственном контакте. Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.

Слайд 5

Механизм теплопроводности Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.

Слайд 6

Теплопроводность различных веществ Металлы обладают хорошей теплопроводностью Меньшей — обладают жидкости Газы плохо проводят тепло

Слайд 8

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ПРИРОДЕ Снег предохраняет озимые посевы от вымерзания.

Слайд 9

Мех животных из-за плохой теплопроводности предохраняет их от переохлаждения зимой и перегрева летом.

Слайд 10

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕХНИКЕ Для того, чтобы предотвратить ожоги тела от прикосновения к нагревающимся до высокой температуры приборам – защищают последние оболочкой из материалов с низкой теплопроводностью . Для ускорения процесса нагрева или охлаждения соответствующие детали устройств делают из материалов с высокой теплопроводностью .

Слайд 11

КОНВЕКЦИЯ Проведем опыт

Слайд 12

КОНВЕКЦИЯ Конвекция (от лат. конвекцио – перенесение) – перенос энергии самими струями газа или жидкости. Этот вид теплопередачи не является чисто тепловым процессом, так как перемешивание слоев газа или жидкости всегда связано с какими-то внешними, нетепловыми причинами. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может

Слайд 13

Механизм конвекции в газах Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

Слайд 14

Тяга Давление в печи меньше давления наружного воздуха Холодный воздух устремляется в топку, тёплый поднимается вверх по трубе Чем выше труба, тем больше тяга

Слайд 15

Механизм конвекции в жидкостях А – жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. В – нагретая жидкость поднимается вверх. С – на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется.

Слайд 16

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря — это дневные и ночные бризы. КОНВЕКЦИЯ В ПРИРОДЕ

Слайд 17

Дневной бриз Дневной бриз Холодный воздух по низу с моря перемещается к берегу

Слайд 18

Ночной бриз Ночной бриз Холодный воздух по низу с берега перемещается к морю

Слайд 19

обеспечивается водяное охлаждение двигателей внутреннего сгорания. охлаждаются корпуса космических кораблей КОНВЕКЦИЯ В ТЕХНИКЕ

Слайд 20

ПРОВЕДЕМ ОПЫТ ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 21

ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН Это теплопередача, при которой энергия переносится различными лучами.

Слайд 22

Механизм излучения Нагретые тела излучают электромагнитные волны, с физической природой которых мы познакомимся позднее. Излучение может распространяться и в вакууме

Слайд 23

Темные тела лучше поглощают излучение и быстрее нагреваются, чем светлые. Темные тела быстрее охлаждаются ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 24

Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, эта энергия — источник жизни на Земле. ИЗЛУЧЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Слайд 25

сушка и нагрев материалов приборы ночного видения (бинокли, оптические прицелы) создание систем самонаведения на цель бомб, снарядов и ракет ИЗЛУЧЕНИЕ В ТЕХНИКЕ

Слайд 26

Примеры теплообмена в быту

Слайд 27

ХОЛОДИЛЬНИК имеет герметичный корпус с хорошей теплоизоляцией, которая обеспечивается плохой теплопроводностью материалов прослойки стенок и их внутренней пластмассовой поверхности.

Слайд 28

ТЕРМОС За счет плохой теплопроводности прослойки стенок и отражающей тепловое излучение внутренней поверхности материала он может сохранять как низкую, так и высокую температуру жидкости в течение длительного времени.

Слайд 29

УТЮГ Его подошва быстро прогревается, потому что обладает высокой теплопроводностью .

Слайд 30

КУХОННЫЕ ПРИХВАТКИ Шерстяные прихватки надёжнее тканевых так как они толще. Их теплопроводность – высокая. В них можно брать более горячие предметы. В тканевых прихватках можно брать менее горячие предметы, Так как они имеют меньшую теплопроводность .

Слайд 31

ЧАЙНИК Благодаря хорошей теплопроводности дна и благодаря конвекции вода в нём быстро прогревается.

Слайд 32

МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ Используется излучение электромагнитных волн сверх высокой частоты (СВЧ), нагревающих еду. Функция гриль использует нагрев еды посредством конвекции .

Слайд 33

Тепло от камина или костра передается находящемуся рядом с ним человеку в основном путём излучения , так как теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх.

Слайд 34

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ПО ИЗУЧЕННОМУ СЕГОДНЯ МАТЕРИАЛУ

Слайд 35

Заполните схему Способы изменения внутренней энергии тела

Слайд 36

ОТВЕТЬТЕ НА СЛЕДУЮЩИЕ ВОПРОСЫ:

Слайд 37

Почему вы обжигаете губы, когда пьёте чай одинаковой температуры из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьёте чай из фарфоровой кружки?

Слайд 38

Почему ручки чайников, кастрюль делают из пластмассы или дерева?

Слайд 39

Почему нагретая сковорода охлаждается в воде быстрее, чем на воздухе?

Слайд 40

Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально?

Слайд 41

Где и почему именно там размещают батареи в помещениях?

Слайд 42

Зачем самолёты красят «серебряной» краской?

Слайд 43

Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

Слайд 44

Какой из изображенных чайников быстрее остынет?

Слайд 45

Посмотрите на рисунок. Почему одному мальчику жарко, а другому нет?

Слайд 46

Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом?

Слайд 47

Придумайте опыт по рисунку и объясните наблюдаемое явление

Слайд 48

Повторим ещё раз !!!

Слайд 50

§§ 4-6. Упр. 2, 3. ЗАПИШИТЕ В ДНЕВНИК ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Кроссворд

Слайд 51

Кроссворд По горизонтали: 3. Естественный приток воздуха в трубе 7. Процесс изменения внутренней энергии тела 9. Характеризует тепловое состояние тел 11. Вид теплообмена 12. Единица измерения энергии 13. Бытовой прибор с низкой теплопередачей По вертикали: 1. Материал с высокой теплопроводностью 2. Естественный источник излучения 4. Она бывает механической и внутренней 5. Вид теплопередачи 6. Способ изменения внутренней энергии тела 8. Материал с низкой теплопроводностью 10. Шкала измерения температуры

Физика. Трение в природе и технике

Трение – это сила, которая противостоит движению объекта. Чтобы остановить движущийся объект, сила должна действовать в направлении, противоположном направлению движения. Например, если толкнуть мяч, лежащий на полу, он будет двигаться. Сила толчка перемещает его на другое место. Постепенно мяч замедляется и перестает двигаться. Сила, которая противостоит движению объекта, называется трением. В природе и в технике существует огромное количество примеров применения этой силы.

Типы трения

Существуют различные типы трения:

• Лезвие конька, движущееся по льду, является примером скольжения. Когда фигурист двигается по катку, нижняя часть коньков касаются пола. Источником трения является контакт между поверхностью лезвия и льдом. Вес объекта и тип поверхности, по которой он перемещается, определяют величину скольжения (трения) между двумя объектами. Тяжелый предмет оказывает большее давление на поверхность, над которой он скользит, поэтому трение скольжения будет больше. Поскольку трение возникает из-за сил притяжения между поверхностями объектов, его количество зависит от материалов этих двух взаимодействующих объектов. Попробуйте кататься на коньках по гладкому озеру, и вам будет намного легче, чем кататься по грубой гравийной дороге!

• Трение покоя (сцепления) – сила, которая возникает между 2 контактирующими телами и препятствует появлению движения. Например, чтобы сдвинуть с места шкаф, забить гвоздь или завязать шнурки, нужно преодолеть силу сцепления. Подобных примеров трения в природе и технике существует масса.
• Когда вы катаетесь на велосипеде, контакт между колесом и дорогой является примером трения качения. Когда объект катится по поверхности, сила, необходимая для преодоления трения качения, намного меньше, чем требуется для преодоления скольжения.

Кинетическое трение

Когда вы толкнули книгу на столе и она переместилась на определенное расстояние, то она испытала трение, воздействующее на движущиеся объекты. Эта сила известна как сила кинетического трения. Она воздействует на одну поверхность другой, когда две поверхности натирают друг друга, потому что движутся одна или обе поверхности. Если вы положите дополнительные книги поверх первой книги, чтобы увеличить нормальную силу, сила кинетического трения будет увеличиваться.

Существует следующая формула: F_трения= μF_n. Сила кинетического трения равна произведению коэффициента кинетического трения и нормальной силы. Существует линейная зависимость между этими двумя силами. Коэффициент кинетического трения связывает силу трения с нормальной силой. Раз это сила, единицей для ее измерения является Ньютон.

Статическое трение

Представьте, что вы пытаетесь подтолкнуть диван по полу. Вы нажимаете на него с небольшой силой, но он не двигается. Статическая сила трения действует в ответ на усилие, с попыткой вызвать движение неподвижного объекта. Если на объект нет такой силы, сила статического трения равна нулю. Если есть сила, пытающаяся вызвать движение, то вторая будет увеличиваться до максимального значения до того, как она будет преодолена, и начнется движение.

Формула для этого вида: F_трения= μsF_n. Статическая сила трения меньше или равна произведению коэффициента статического трения μ (s) и нормальной силы F (n). В примере про диван максимальная сила статического трения уравновешивает силу человека, надавливающего на него, до момента, когда диван начнет двигаться.

Измерение коэффициентов трения

От чего зависит сила трения? В природе и технике материалы, из которых сделаны поверхности, играют определенную роль. Например, представьте, что вы пытаетесь играть в баскетбол, нося носки вместо спортивной обуви. Это может значительно ухудшить ваши шансы на победу. Обувь помогает обеспечить силу, необходимую для торможения и быстрого изменения направлений во время бега по поверхности. Между вашей обувью и баскетбольной площадкой трения больше, чем между вашими носками и полированным деревянным полом.

Различные коэффициенты показывают, как легко один объект может скользить по сравнению с другим. Точные их измерения достаточно чувствительны к условиям поверхностей и определяются экспериментально. Влажные поверхности ведут себя совершенно иначе, чем сухие поверхности.

Физика: сила трения природе и технике

Вы испытываете трение все время, и вы должны быть рады, что это возможно. Именно эта сила помогает сохранять неподвижные объекты на месте, а человеку не падать при ходьбе. Что такое трение? В природе и технике примеры можно встретить на каждом шагу. Вы можете этого не осознавать, но вы уже хорошо знакомы с этой силой. Оно происходит в направлении, противоположном движению, и из-за этого это сила, которая влияет на движение объектов.

Когда вы передвигаете коробку по полу, трение работает против коробки в направлении, противоположном движению коробки. Когда вы идете вниз по горе, трение работает против вашего движения вниз. Когда вы нажимаете на тормоз в машине и двигаетесь еще какое-то время, трение работает против вашего направления скольжения, что помогает в конечном итоге полностью остановить скольжение.

Когда два объекта «втираются» друг в друга, устанавливаются силы притяжения между молекулами объектов, вызывая трение. В природе и технике оно может происходить между практически любыми фазами материи – твердыми веществами, жидкостями и газами. Трение происходит между двумя объектами, такими как коробка и пол, но также может происходить между рыбой и водой, в которой они плавают, и предметами, падающими в воздухе. Трение из-за воздуха имеет особое название: сопротивление воздуха.

Роль трения в природе, технике, жизни

Трение является неотъемлемой частью человеческого опыта. Нам нужна тяга, чтобы ходить, стоять, работать и ездить. В то же время нам нужна энергия, чтобы преодолеть сопротивление движению, поэтому слишком много трения требует избыточной энергии для выполнения работы, что приводит к неэффективности. В 21 веке человечество столкнулось с двойной проблемой нехватки энергии и глобального потепления от сжигания ископаемого топлива. Таким образом, способность контролировать трение стала сегодня главным приоритетом в современном мире.Тем не менее у многих понимание фундаментальной природы трения все еще отсутствует.

Трение в природе и технике (физика) всегда было предметом любопытства. Интенсивное изучение происхождения этой силы началось в 16 веке, после новаторской работы Леонардо да Винчи. Однако прогресс в понимании его природы был медленным, что затруднялось отсутствием инструмента для точного измерения. Гениальные эксперименты, выполненные ученым Кулоном и другими, дали важную информацию, чтобы заложить основу для понимания. Начиная с конца 1800-х и начала 1900-х годов появились паровые двигатели, локомотивы, а затем самолеты. Также освоение космоса требует четкого понимания трения и способности контролировать его.

Значительный прогресс в том, как применять и контролировать трение в природе технике, в быту, был сделан путем проб и ошибок. В начале 21 века появилось новое измерение нано-масштабного трения в связи с использованием нано-технологий. Человеческое понимание атомного и молекулярного трения быстро расширяется. Сегодня энергоэффективность и производство возобновляемых источников энергии требуют непосредственного внимания, в то время как наука стремится к сокращению выбросов углерода. Способность контролировать трение становится важным шагом в поиске устойчивых технологий. Именно оно является показателем энергоэффективности. Если получится уменьшить ненужные потери энергии и увеличить текущую эффективность использования энергии, это даст время для разработки альтернативных источников энергии.

Примеры трения в жизни

Трение – это сила, которая носит резистивный характер. Она препятствует движению другого объекта, применяя некоторую силу. Но откуда генерируются эта сила? Во-первых, стоит начать рассматривать ее с молекулярного уровня. Трение, которое мы наблюдаем в повседневной жизни, может быть вызвано шероховатостью поверхности. Это то, что ученые считали долгое время основной причиной его появления.

Самыми простыми примерами трения в природе и технике являются следующие:

• При ходьбе сила трения, которая воздействует на подошву, дает нам возможность двигаться вперед.
• Прислоненная к стене лестница не падает на пол.
• Люди завязывают шнурки на кроссовках.
• Без силы трения машины не смогли бы ездить не только в гору, но и по ровной дороге.
• В природе оно помогает животным лазать по деревьям.

Подобных пунктов существует множество, есть также случаи, где эта сила, наоборот, может помешать. Например, для уменьшения трения у рыб выделяется специальная смазка, благодаря которой, а также обтекаемой форме тела они могут спокойно передвигаться в воде.