Закон Архимеда › files › prezentacii_uchawihsya.pdf · Архимед (287 - 212...

Закон Архимеда 2010

Григоренко Ю.

Барахоев Т.

Архимед (287 - 212 до н.э.)

Древнегреческий ученый, математик и изобретатель, родился в греческом городе Сиракузы , где и прожил почти всю свою жизнь.

Архимед ( 287 – 212 гг. до н.э.) Архимед посвятил себя математике и механике. Сконструированные им аппараты и машины воспринимались современниками как чудеса техники. Он открыл закон об удельном весе и изучал теорию подъемных механизмов.

Среди его изобретений – Архимедов винт, устройство для поднятия воды или сыпучих материалов, таких как песок. Архимед говорил о рычаге, теорией которого он занимался: «Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир».

В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой

h и площадью основания S h1- столб жидкости оказывающий

давление на верхнюю грань h2 – столб жидкости оказывающий

давление на нижнюю грань Разность давлений на нижнюю и

верхнюю грани: Δp = p2 – p1 =

Поэтому выталкивающая сила будет направлена вверх, и ее модуль равен : FA = F2 – F1 = SΔp

2 1F FS S−

Закон Паскаля

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует. Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости

p = ρgh

Δp = p2 – p1= ρgh2 – ρgh1= ρg ∙(h2 - h1) где (h2– h1) = h - высота параллелепипеда

Следовательно FА= Sρgh = ρgV

где ρ – плотность жидкости V – объём тела

Можно заметить, что ρ ∙ V = m – это масса жидкости.

Закон Архимеда формулируется так:

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу того количества жидкости или газа, которое вытеснено погруженной частью тела.

FА= ρgV = P жидкости

Сначала пружину, ведерко и тело подвешивают к штативу (рис."а") и отмечают положение стрелки желтой меткой. Затем тело помещают в отливной сосуд. По мере погружения тело вытесняет некоторый объем воды, который сливается в стаканчик (рис."б"). Вес тела становится меньше, поэтому пружина сжимается, и стрелка поднимается выше желтой метки. Перельем воду, вытесненную телом, из стаканчика в ведерко (рис."в"). Разумеется, стрелка начнет опускаться вниз. Но самое удивительное в том, что когда вся вода будет перелита (рис."г"), стрелка не просто опустится вниз, а укажет точно на желтую метку! Значит, вес влитой в ведерко воды уравновесил архимедову силу.

Давление столба жидкости называют гидростатическим давлением.

Существование гидростатического давления приводит к тому, что на любое тело, находящееся в жидкости или газе,

действует выталкивающая сила.

Сила Архимеда

Причина возникновения выталкивающей

силы в разности сил на разных глубинах

F выталкивающая = F2 - F1

Архимед открыл три условия, которые стали основой науки о

плавании тел. 1. Если FАРХ.>mg - тело

всплывает, до тех пор, пока силы не уравновесятся.

2. FАРХ.<mg - тело тонет.

3. FАРХ.=mg - тело плавает в любой точке жидкости (газа).

Сила Архимеда равна произведению плотности жидкости на коэффициент g и на объем тела.

Доказательство существования выталкивающей силы

К динамометру подвешена

большая картофелина. Ее вес равен 3,5 Н. Погрузив картофель в воду, мы обнаружим, что его вес уменьшился. Он стал равен 0,5 Н.

Подсчитаем изменение веса картофеля:

3,5 Н – 0,5 Н = 3 Н Вес картофеля изменился,

т.к. в воде на него подействовала выталкивающая сила.

Плавание судов Вес воды, вытесняемой подводной

частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой. Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией.

Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.

Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъёмность этого судна. Грузоподъёмность показывает вес груза, перевозимого судном.

Воздухоплавание Для воздухоплавания вначале

использовали воздушные шары, которые раньше наполняли нагретым воздухом, сейчас – водородом или гелием.

Для того чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила FА , действующая на шар, была больше силы тяжести Fтяж, т.е. FА > F тяж.

Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому, для того чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъёмную силу.

Надводная часть айсберга имеет объем ΔV = 500 м3.

Найти объем айсберга V, если плотность льда ρльда = 0,92 г/см3, а плотность воды ρводы = 1,03 г/см3.

Решение:

Условие плавания айсберга: Fа = Fт

ρвgVа = Mа ∙ g ρвg ∙(Vа – ΔV) = ρл ∙Vа ∙g ρв g ∙Vа – ρв ∙g ∙ ΔV = ρл ∙ Vа ∙g ρв g ∙Vа – ρл ∙ Vа ∙ g = ρв ∙g ∙ ΔV Vа ∙ (ρв – ρл ) = ρв ∙ ΔV

льдаводы

Vρρ

ρ−∆⋅

= vV

Сопроводительный текст к презентации «Закон Архимеда».

Физика – это наука о природе. Физические законы помогают нам понять и объяснить те природные явления, которые происходят каждый день и каждый час. Многие физические явления мы ощущаем на себе. Вот одно из них: погружаясь в воду, мы замечаем, что наше тело становится легче. Резиновый мяч, опущенный в воду на небольшую глубину, с силой вылетает из неё. Почему металлический гвоздь тонет в воде, а огромные морские и речные суда перевозят грузы и пассажиров? Что позволило человеку подняться в воздух на воздушном шаре? На все эти вопросы можно ответить, изучив закон Архимеда. (Слайд 1, 2,3, 12). - Рассмотрим подробнее эту ситуацию и определим выталкивающую силу. ( Слайд 8) см. изменения. - Для определения величины выталкивающей (архимедовой) силы необходимо вспомнить закон Паскаля (слайд 4,5) см. изменения. - (слайд 7) - Можно на опыте доказать последнее утверждение (слайд 13) - Архимед установил причину возникновения выталкивающей силы ( слайд 9,6) - Наблюдая за поведением тел, погруженных в жидкость, мы замечаем, что одни из них опускаются на дно сосуда, а другие всплывают на поверхность. (слайд 10) - Теперь можно ответить на вопросы, поставленные в начале нашего выступления. (слайд ) – плавание судов (слайд ) – воздухоплавание - Примеры решения задач.

Презентация подготовлена Полиной Литвин

8 А

Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Идею применения реактивной тяги для преодоления земного притяжения впервые довел до практической осуществимости Константин Циолковский. Еще в 1903 году, когда братья Райт запускали свой первый самолет «Флайер-1», российский ученый опубликовал свой труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в котором он разработал основы теории реактивного движения. Статья утвердила за ним репутацию мечтателя и не была воспринята всерьез. Циолковскому потребовались годы трудов и смена политического строя, чтоб доказать свою правоту.

Тем не менее, родиной серийного турбореактивного двигателя суждено было стать совсем другой стране – Германии. Создание турбореактивного двигателя в конце 1930-х было своеобразным хобби немецких компаний. В этой области отметились практически все известные ныне бренды: Heinkel, BMW, Daimler-Benz и даже Porsche. Несмотря на невероятно удачный старт в реактивной авиации, немецкие решения дальнейшего развития нигде в мире не получили лавров, в том числе и в Советском Союзе.

В СССР разработкой турбореактивных двигателей наиболее удачно занимался легендарный авиаконструктор Архип Люлька. Еще в апреле 1940 года он запатентовал собственную схему двухконтурного турбореактивного двигателя, позже получившую мировое признание. Архип Люлька не нашел поддержки у руководства страны. С началом войны ему вообще предложили переключиться на танковые двигатели. И только когда у немцев появились самолеты с турбореактивными двигателями, Люльке было приказано в срочном порядке возобновить работы по отечественному турбореактивному двигателю ТР-1.

Турбореактивный двигатель (ТРД) работает на принципе обычной тепловой машины. Не углубляясь в законы термодинамики, тепловой двигатель можно определить как машину для преобразования энергии в механическую работу. Этой энергией обладает так называемое рабочее тело – используемый внутри машины газ или пар. При сжатии в машине рабочее тело получает энергию, а при последующем его расширении мы имеем полезную механическую работу.

При этом понятно, что работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. Поэтому газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием – охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип работы турбореактивного двигателя.

Таким образом, любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и охлаждения. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера.

Рабочее тело – воздух, попадает в компрессор и сжимается там. В компрессоре на одной вращающейся оси укреплены металлические диски, по венцам которых размещены так называемые «рабочие лопатки». Они «захватывают» наружный воздух, отбрасывая его внутрь двигателя.

Далее воздух поступает в камеру сгорания, где нагревается и смешивается с продуктами сгорания (керосина). Камера сгорания опоясывает ротор двигателя после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб, которые называются жаровыми трубами. В жаровые трубы через специальные форсунки и подается авиационный керосин.

Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину. Она похожа на компрессор, но работает, так сказать, в противоположном направлении. Ее раскручивает горячий газ по тому же принципу, как воздух детскую игрушку-пропеллер. Ступеней у турбины немного, обычно от одной до трех-четырех. Это самый нагруженный узел в двигателе. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту вращения – до 30 тысяч оборотов в минуту. Факел из камеры сгорания достигает температуры от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Воздух здесь расширяется, приводя турбину в движение и отдавая ей часть своей энергии.

После турбины – реактивное сопло, где рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью большей, чем скорость встречного потока, что и создает реактивную тягу.

Реактивные авиадвигатели во второй половине XX века открыли новые возможности в авиации: полеты на скоростях, превышающих скорость звука, создание самолетов с высокой грузоподъемностью, сделали возможным массовые путешествия на большие расстояния. Турбореактивный двигатель по праву считается одним из самых важных механизмов ушедшего века, несмотря на простой принцип работы.

ПЛАНЕТАРНАЯ (ЯДЕРНАЯ) МОДЕЛЬ АТОМА

Атом – микрочастица, состоящая из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки и составляют примерно 10–10 м. Масса атома определяется в основном массой его ядра и возрастает пропорционально количеству нуклонов в нем.

Структура атома

Планетарная модель – модель строения атома, предложенная английским физиком Резерфордом, согласно которой атом так же пуст, как Солнечная система. В центре атома ядро, которое заряжено положительно, и в нем сосредоточена практически вся масса атома. Ядро элемента с порядковым Z несет заряд, в Z раз превышающий элементарный, имеет размеры, в десятки тысяч раз меньшие размеров всего атома. Вокруг ядра под действием кулоновских электрических сил обращаются Z электронов, так что в целом атом нейтрален.

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

БЕРИЛЛИЙ

4

2 2 9,0122

ЛИТИЙ

3

1 2 6,939

УГЛЕРОД

6

4 2 12,0111

БОР

5

3 2 10,811

КИСЛОРОД

8

6 2 15,9994

АЗОТ

7

5 2 14,0067

НЕОН

10

8 2 20,183

ФТОР

9

7 2 18,9984

ГЕЛИЙ

2

2 4,0026

ВОДОРОД

1

1,00797 1

ПЕР

ИО

ДЫ

Планетарная модель атома

ВОДОРОД

1

1,00797 1

ЯДРО

АТОМ

ИОН +

ИОН –

ВОДОРОД

ЯДРО АТОМ

ИОН + ИОН –

Число протонов Np = 1 Число нейтронов Nn = 1 Заряд ядра Z = +e1 Массовое число A = 1 Масса ядра Мя = 1Мр

Число электронов =1 Заряд атома 0 Заряд электронов = -е1 Заряд ядра = +е1

Обозначение Н+ Число электронов 0 Заряд иона +1 Суммарный заряд электронов 0 Заряд ядра +1

Обозначение Н- Число электронов 2 Заряд иона -1 Суммарный заряд электронов - 2 Заряд ядра +1

Планетарная модель атома

ЯДРО

АТОМ

ИОН +

ИОН –

ЛИТИЙ

3

1 2 6,939

ЛИТИЙ

ЯДРО АТОМ

ИОН + ИОН –

Число протонов Np = 3 Число нейтронов Nn = 4 Заряд ядра Z = +e3 Массовое число A = 7 Масса ядра Мя = 7Мр

Число электронов = 3 Заряд атома 0 Заряд электронов = -е3 Заряд ядра = +е3

Обозначение Li+ Число электронов 2 Заряд иона +1 Суммарный заряд электронов - e·2 Заряд ядра +e·3

Обозначение Li- Число электронов 4 Заряд иона -1 Суммарный заряд электронов - e·4 Заряд ядра +e·3

Планетарная модель атома

ЯДРО

АТОМ

ИОН +

ИОН –

КИСЛОРОД

8

6 2 15,9994

КИСЛОРОД

ЯДРО АТОМ

ИОН + ИОН –

Число протонов Np = 8 Число нейтронов Nn = 8 Заряд ядра Z = +e8 Массовое число A = 16 Масса ядра Мя = 16Мр

Число электронов = 8 Заряд атома 0 Заряд электронов = -е8 Заряд ядра = +е8

Обозначение О+ Число электронов 7 Заряд иона +1 Суммарный заряд электронов - e7 Заряд ядра +e8

Обозначение О- Число электронов 9 Заряд иона -1 Суммарный заряд электронов - e9 Заряд ядра +e8

Сила трения

Ермолаева Д. Салтыкова Ю. 7А

• Сила трения - это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела по поверхности другого.

А что же такое сила

трения?

Какие виды трения

бывают?

А можно поподробнее?

Сухое трение возникает при движении твердых соприкасающихся тел относительно друг друга.

Трение покоя возникает, когда к телу прикладывают силу, пытающуюся сдвинуть это тело.

Вязкое (иначе жидкое) трение возникает при движении твёрдых тел в жидкой или газообразной среде, или когда жидкость или газ текут мимо неподвижных твёрдых тел.

• Причинами возникновения силы трения являются: неровность соприкасающихся поверхностей и взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

Давайте проведём опыт!

• Привяжите к ножке стеклянного бокала нитку и поставьте его на стол, накрытый стеклом. Если потянуть за нитку бокал легко заскользит по стеклу. Теперь смочите стекло водой. Перемещать бокал станет значительно труднее. Если Вы присмотритесь к стеклу, то сможете заметить даже царапины. Дело в том, что вода удалила жир и прочие вещества, загрязнявшие трущиеся поверхности. Образовался контакт двух идеально чистых поверхностей, и оказалось, что сделать царапины (т.е. вырвать кусочки стекла) легче, чем оторвать (сдвинуть) бокал.

А что произойдёт, если взять две идеально чистые

поверхности ?

От чего зависит сила

трения?

Сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей и от величины нагрузки. В свое время великий итальянский художник и ученый Леонардо да Винчи, удивляя окружающих, проводил странные опыты: он таскал по полу веревку то во всю длину, то собирая ее кольцами. Он изучал: зависит ли сила трения скольжения от площади соприкасающихся тел? В результате Леонардо пришел к выводу . что сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел, что подтверждают и современные ученые.

Как объяснить возникновение

трения?

Соприкасающиеся поверхности тел никогда не являются идеально плоскими и имеют неровности.

Причем места выступов на одной поверхности не совпадают с местами выступов на другой. Но при сжатии остроконечные пики деформируются и площадь контакта увеличивается пропорционально приложенной нагрузке. Именно сопротивление сдвигу в местах неровностей и является причиной трения.

Кроме того, не надо забывать, что в случае идеально гладких поверхностей сопротивление движению возникнет за счет сил притяжения между молекулами. Так объясняется влияние на силу трения нагрузки - силы прижатия и свойств материалов.

Как измерить силу трения ?

Это можно сделать при помощи динамометра. При равномерном движении тела динамометр показывает силу тяги, равную силе трения. Для удобства измерения иногда вместо того, чтобы тянуть книгу по столу, можно начать двигать сам стол, а книгу удерживать на месте, привязав её к пружине. Сила трения от этого не изменится. Единица измерения силы трения в СИ (как и любой другой силы) - 1 Ньютон.

Что выгоднее: качание или скольжение?

Что лучше – скользить или катиться? Конечно, катиться выгоднее, чем скользить. Чтобы поддерживать качение, нужно прикладывать гораздо меньшую силу, чем для поддержания, скольжения с той же скоростью. Поэтому понятно, что летом ездят в телеге, а не на санях.

Но почему же зимой колёса уступают место полозьям? Всё дело в том, что колёса выгоднее полозьев только в том случае, когда они катятся. А чтобы колёса могли катиться, под ними должна быть твёрдая, гладкая дорога и к тому же нескользкая.

Лауреат Нобелевской премии, швейцарский физик Шарль Гийом сказал: “ Вообразим, что трение может быть устранено совершенно, тогда никакое тело, будь оно величиной с каменную глыбу или мало, как песчинка, никогда не удержится одно на другом, все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля была бы без неровностей, подобно жидкости.”

А если бы трения не

было?

Спасибо за внимание!

Савостьянова Наталья «11» Б

Ядро Ядро представляет собой центральную часть атома (см. также АТОМА

СТРОЕНИЕ). В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы: 10–15–10–14 м. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, но лишь протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами; по своей природе эти силы не могут быть ни электрическими, ни гравитационными, а по величине они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.

Строение атома .

«Пудинг с изюмом» Планетарная модель

История открытия строения атомного ядра

Ядра большинства атомов оказались не только очень малы – на них никак не действовали такие средства возбуждения оптических явлений, как дуговой искровой разряд, пламя и т.п. Указанием на наличие некой внутренней структуры ядра явилось открытие в 1896 А.Беккерелем радиоактивности. Оказалось, что уран, а затем и радий, полоний, радон и т.п. испускают не только коротковолновое электромагнитное излучение, рентгеновское излучение и электроны (бета-лучи), но и более тяжелые частицы (альфа-лучи), а они могли исходить лишь из массивной части атома.

Модель ядра

Ядро

Нуклоны

Протоны Нейтроны

1932 г Иваненко и Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель атомного ядра

Открытие строения ядра • Открытие изотопов не прояснило вопрос о строении

ядра. К этому времени были известны лишь протоны – ядра водорода и электроны, а потому естественной была попытка объяснить существование изотопов различными комбинациями этих положительно и отрицательно заряженных частиц. Можно было бы думать, что ядра содержат А протонов, где А – массовое число, и А-Z электронов. При этом полный положительный заряд совпадает с атомным номером Z.

Открытие нейтрона • Лишь спустя десятилетие, после того как

естественная радиоактивность была глубоко исследована, а радиоактивное излучение стали широко применять, чтобы вызывать искусственное превращение атомов, было надежно установлено существование новой составной части ядра. В 1930 В.Боте и Г.Беккер из Гисенского университета проводили облучение лития и бериллия альфа-частицами и с помощью счетчика Гейгера регистрировали возникающее при этом проникающее излучение.

Методы регистрации частиц. Счетчик Гейгера

Камера Вильсона

Поскольку на это излучение не оказывали влияния электрические и магнитные поля и оно обладало большой проникающей способностью, авторы пришли к выводу, что испускается жесткое гамма-излучение. В 1932 Ф.Жолио и И.Кюри повторили опыты с бериллием, пропуская такое проникающее излучение через парафиновый блок. Они обнаружили, что из парафина выходят протоны с необычно высокой энергией, и заключили, что, проходя через парафин, гамма-излучение в результате рассеяния порождает протоны. (В 1923 было установлено, что рентгеновские лучи рассеиваются на электронах, давая комптоновский эффект.)

Опыты Чедвика • Дж.Чедвик повторил эксперимент. Он также

использовал парафин и с помощью ионизационной камеры (рис.), в которой собирался заряд, возникающий при выбивании электронов из атомов, измерял пробег протонов отдачи.

• Применив к результатам обоих экспериментов законы сохранения энергии и импульса, он пришел к выводу, что обнаруженное нейтральное излучение – это не гамма-излучение, а поток частиц с массой, близкой к массе протона. Чедвик показал также, что известные источники гамма-излучения не выбивают протонов.

• Тем самым было подтверждено существование новой частицы, которую теперь называют нейтроном.

Структура атомных ядер • Открытие нейтрона явилось

важным шагом вперед. Наблюдаемые характеристики ядер теперь можно было интерпретировать, рассматривая нейтроны и протоны как составные части ядер. На рис. схематически показана структура нескольких легких ядер.

Нейтрон, как теперь известно, на 0,1% тяжелее протона. Свободные нейтроны (вне ядра) претерпевают радиоактивный распад, превращаясь в протон и электрон. Это напоминает о первоначальной гипотезе составной нейтральной частицы. Однако внутри стабильного ядра нейтроны связаны с протонами и самопроизвольно не распадаются.

Применение радиоактивного излучения. Биологическое действие на организм.

Установка для радиотерапии

А.Д.Сахаров

Ядерные силы • Малый радиус действия ядерных сил впервые

отчетливо обнаружился уже в опытах по рассеянию Резерфорда. Альфа-частицы, приближавшиеся к центру ядра до 10–14 м, испытывали действие сил, знак и величина которых отличались от обычного электростатического отталкивания. Более поздние эксперименты с применением нейтронов показали, что между всеми нуклонами существуют большие короткодействующие силы.

Эти силы отличны от хорошо известных электростатических и гравитационных сил, не исчезающих даже на очень больших расстояниях. Ядерные силы являются силами притяжения, что прямо следует из факта существования устойчивых ядер, вопреки электростатическому отталкиванию находящихся в них протонов. Ядерные силы между любой парой нуклонов (нейтронов и протонов) – одни и те же; это показывает сравнение энергетических уровней «зеркальных ядер», отличающихся друг от друга тем, что в них протоны заменены нейтронами и наоборот.

В пределах своего радиуса действия ядерные силы достигают очень большой величины. Отсюда быстрый первоначальный рост (с увеличением А) средней энергии связи, приходящейся на один нуклон, и относительное постоянство этой энергии в дальнейшем. (Если бы каждый нуклон взаимодействовал со всеми нуклонами в ядре, то энергия связи, приходящаяся на один нуклон, все время росла бы пропорционально А.)

Неуправляемая цепная ядерная реакция.

Водородная бомба

Атомная бомба

Игорь Васильевич Курчатов Главная идея научной

деятельности - физика атомного ядра

1946г. – первый европейский реактор под руководством И.В.Курчатова в Обнинске

Атомная энергетика (управляемая цепная реакция).

Перспективы атомной энергетики.

Термоядерный синтез – реакция слияние легких ядер.

Можно погибнуть от невидимого

Основные источники радиации:

Космические тела Недра Земли Рентгеновские препараты Телевизор и т.п. Тело человека содержит 0,01г радиоактивного калия период распада 4000 делений в секунду

Обозначение радиации

– это первичные, далее не разложимые частицы, из которых состоит материя. В современной физике так называют большую группу мельчайших частиц материи, не являющихся атомами или атомными ядрами.

Подавляющее число элементарных частиц не встречается в природе, так как они не устойчивы; их получают в лабораториях.

Основной способ их получения – столкновение быстрых стабильных частиц.*

Все процессы превращения частиц подчиняются законам сохранения (энергии, импульса, заряда и т.д.)

Современная физика элементарных частиц называется также физикой высоких энергий

согласно которой, протон состоит из трех частиц (рис. а); нейтрон (рис. б)

Частицы с дробным зарядом назвали .

Таким образом, в современной физике протоны, нейтроны и другие частицы не являются бесструктурными образованиями. Они

построены из кварков*, которые обладают дробными электрическими зарядами.

Из теории электрона, построенной английским физиком П. Дираком в конце 20-х гг. XX в., вытекало существование «антиэлектрона» - частицы с массой, равной массе электрона, но имеющей положительный заряд. Ее назвали

( +1 e). 0

В 1932 г. был обнаружен американским физиком в космических лучах с помощью камеры Вильсона,

помещенной в сильное магнитное поле*.

В настоящее время различают четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное.

Механизм всех фундаментальных взаимодействий - обменный. В электромагнитном взаимодействии заряженные частицы обмениваются фотонами. Слабое взаимодействие переносится промежуточными бозонами. При сильном взаимодействии частицы обмениваются глюонами. Гравитационное обеспечивается гравитонами.

В наше время ведутся исследования в направлении «великого объединения» всех, за исключением гравитационного, взаимодействий в одно электроядерное.

Элементарные частицы

Адроны Лептоны

Участвуют во всех четырех взаимодействиях.

Участвуют в трех типах взаимодействия, за исключением сильного.

Истинно элементарные частицы

Лептоны Кварки Переносчики взаимодействий

Электрон – первая элементарная частица, открытая в 1897 году английским физиком Дж. Томсоном

Протон был обнаружен в 1919 году английским физиком Э. Резерфордом.

Нейтрон был открыть в 1932 году Дж. Чедвиком.

Нейтрино – предположил его существование В. Паули в 1930 г. Спустя 28 лет его гипотезу подтвердили американские физики Ф. Райнес и К. Коуэн.

Первая античастица позитрон была открыта К. Андерсоном в 1932 г.

Мюоны были обнаружены в 1936 г. При исследовании космических лучей американскими физиками К. Андерсоном и С. Неддермайером.

Мезоны – в 1947 году были открыты в космическом излучении группой английских физиков под руководством С. Пауэлла.

В настоящее время существуют различные классификации элементарных частиц. Однако их теория еще не завершена.

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращения атомных ядер при взаимодействии с др. ядрами, элементарными частицами или квантами. Ядерные реакции осуществляют под действием налетающих, или бомбардирующих, частиц, которыми облучают более тяжелые ядра. Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом, в 1919 г.

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетический выход - Q = (Mp + Mn – Mя )c2 = ΔMc2.

ΔM называется дефектом масс.

Реакции деления – это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс.

В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария,криптона.

Радиоактивное семейство урана-235.

Для каждого изотопа

приведен период

полураспада

При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией.

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором.

Термоядерные реакции - ядерные реакции между лёгкими атомными ядрами, протекающие при очень высоких температурах (выше107 К ).

Такие реакции в природных условиях протекают лишь в недрах звёзд, а для их осуществления на Земле необходимо сильно разогреть вещество ядерным взрывом, мощным газовым разрядом, гигантским импульсом лазерного излучения или бомбардировкой интенсивным пучком частиц

Область применения ядерных реакций очень обширна. В настоящее время ядерные реакции применяются в следующих областях деятельности человечества: Энергетика Военная сфера

Медицина - в современной ядерной

медицине для научно-исследовательских, диагностических и терапевтических целей применяют свыше 50 циклотронных радионуклидов с периодом полураспада от нескольких минут до нескольких лет.

Синтез новых элементов - получение новых элементов, т.к. при расщеплении или слиянии ядер получаются другие элементы таблицы Менделеева.

Научные исследования – ядерные реакции довольно широко применяются в научных работах в определенных сферах.

Радиоактивные излучения губительным образом действуют на живые клетки. Предельно допустимая за год доза для человека равна 0,05 Гр. Доза в 3 - 10 Гр, полученная за короткое время, смертельна.