В атмосфере существуют холодные и горячие потоки воздуха. Там, где теплые слои над холодными образуются воздушные вихри, под действием которых световые лучи искривляются, и происходит изменение положения звезды.

Яркость звезды меняется по той причине, что лучи , отклоняющиеся неправильно, неравномерно концентрируются над поверхностью планеты. При этом весь пейзаж постоянно смещается и изменяется из-за атмосферных явлений, к примеру, из-за ветра. Наблюдающий же за звездами оказывается то в более освещенной области, то, наоборот, в более затененной.

Если вы хотите понаблюдать за мерцанием звезд, то имейте в виду, что у зенита при спокойной атмосфере можно лишь изредка обнаружить это явление. Если вы переведете свой взгляд на небесные объекты, располагающиеся ближе к горизонту, то обнаружите, что они мерцают гораздо сильнее. Это объясняется тем, что вы смотрите на звезды через более плотный слой воздуха, и, соответственно, пронизываете взглядом большее число воздушных потоков. Вы не заметите изменений цвета звезд, расположенных на высоте более 50°. Но обнаружите частое изменение цвета у звезд, находящихся ниже 35°. Очень красиво мерцает Сириус, переливаясь всеми цветами спектра, особенно в зимние месяцы, низко над горизонтом.

Сильное мерцание звезд доказывает неоднородность атмосферы, что связано с различными метеорологическими явлениями. Поэтому многие думают, что мерцание связано с погодой. Часто оно набирает силу при низком атмосферном давлении, понижении температуры, увеличении влажности и т.д. Но состояние атмосферы зависит от такого большого числа различных факторов, что на данный момент не представляется возможным предсказывать погоду по мерцанию звезд.

Это явление хранит свои загадки и неясности. Предполагается, что оно усиливается в сумерки. Это может быть и оптической иллюзией, и следствием необычных атмосферных изменений, которые часто происходят в это время суток. Есть мнение, что мерцание звезд обусловлено северным сиянием. Но это очень трудно объяснить, если учесть, что северное сияние находится на высоте более 100 км. Кроме того, остается загадкой, почему белые звезды мерцают меньше, чем красные.

Звезды – это солнца. Первый человек, открывший эту истину, был ученым итальянского происхождения. Без всякого преувеличения, его имя известно всему современному миру. Это легендарный Джордано Бруно. Он утверждал, что среди звезд есть похожие на Солнце и размерами, и температурой своей поверхности, и даже цветом, который напрямую зависит от температуры. Кроме того, есть звезды, значительно отличающиеся от Солнца, – гиганты и сверхгиганты.

Табель о рангах

Многообразие бесчисленного множества звезд на небе вынудило астрономов установить некоторый порядок среди них. Для этого ученые приняли решение разбить звезды на соответствующие классы их светимости. Например, звезды, которые излучают свет в несколько тысяч раз больше чем Солнце, получили название гиганты. Напротив, звезды с минимальной светимостью – это карлики. Ученые выяснили, что Солнце, согласно данной характеристике, является средней звездой.

по-разному светят?

Какое-то время астрономы думали, что звезды светят неодинаково из-за их различного расположения от Земли. Но это не совсем так. Астрономы выяснили, что даже те звезды, которые располагаются на одном и том же расстоянии от Земли, могут иметь совершенно разный видимый блеск. Этот блеск зависит не только от расстояния, но и от температуры самих звезд. Чтобы сравнивать звезды по их видимому блеску, ученые используют определенную единицу измерения – абсолютную звездную величину. Она и позволяет вычислять настоящее излучение звезды. Пользуясь этим методом, ученые подсчитали, что на небе находятся всего лишь 20 самых ярких звезд.

Почему звезды разного цвета?

Выше было написано, что астрономы различают звезды по их размерам и их светимости. Однако это еще не вся их классификация. Наряду с размерами и видимым блеском все звезды подразделяются и по своему собственному цвету. Дело в том, что свет, определяющий ту или иную звезду, имеет волновое излучение. Эти довольно короткими. Несмотря на минимальную волну световой длины, даже самая ничтожная разница в размерах световых волн резко меняет цвет звезды, который напрямую зависит от температуры ее поверхности. К примеру, если раскалить на железную сковороду, то она приобретет и соответствующий цвет.

Цветовой спектр звезды – это своеобразный паспорт, который определяет ее наиболее характерные особенности. Например, Солнце и Капелла (звезда, подобная Солнцу) были выделены астрономами в один и тот же . Обе они имеют желто-бледный цвет, температуру своей поверхности в 6000оС. Более того, их спектр имеет в своем составе одинаковые вещества: линии , натрия и железа.

Такие звезды, как Бетельгейзе или Антарес вообще имеют характерный красный цвет. Температура их поверхности равна 3000оС, в их составе выделяют оксид титана. Белый цвет имеют такие звезды, как Сириус и Вега. Температура их поверхности равна 10000оС. Их спектры имеют линии водорода. Существует и звезда с температурой поверхности в 30000оС – это голубовато-белая Ориона.

Опыты Птолемея по преломлению света

Греческий астроном Клавдий Птолемей (около 130 г. н. э.) - автор замечательной книги, которая в течение почти 15 столетий служила основным учебником по астрономии. Однако кроме астрономического учебника, Птолемей написал еще книгу «Оптика», в которой изложил теорию зрения, теорию плоских и сферических зеркал и описал исследование явления преломления света.
С явлением преломления света Птолемей столкнулся, наблюдая звезды. Он заметил, что луч света, переходя из одной среды в другую, «ломается». Поэтому звездный луч, проходя через земную атмосферу, доходит до поверхности Земли не по прямой, а по ломаной линии, то есть происходит рефракция (преломление света). Искривление хода луча происходит из-за того, что плотность воздуха меняется с высотой.
Чтобы изучить закон преломления, Птолемей провел следующий эксперимент. Он взял круг и укрепил на нем две подвижные линейки l 1 и l 2 (см. рисунок). Линейки могли вращаться около центра круга на общей оси О.
Птолемей погружал этот круг в воду до диаметра АВ и, поворачивая нижнюю линейку, добивался того, чтобы линейки лежали для глаза на одной прямой (если смотреть вдоль верхней линейки). После этого он вынимал круг из воды и сравнивал углы падения α и преломления β. Он измерял углы с точностью до 0,5°. Числа, полученные Птолемеем, представлены в таблице.

Птолемей не нашел «формулы» взаимосвязи для этих двух рядов чисел. Однако если определить синусы этих углов, то окажется, что отношение синусов выражается практически одним и тем же числом даже при таком грубом измерении углов, к которому прибегал Птолемей.

III. Из-за рефракции света в спокойной атмосфере кажущееся положение звезд на небосклоне относительно горизонта...

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 000

111141 г. Москва ул. Перовская дом 44-а, стр. 1,2 Телефон

Занятие №5(28.02.13)

«Работа с текстом»

В экзаменационные материалы по физике включены задания, проверяющие умения учащихся осваивать новую для них информацию, работать с этой информацией, отвечать на вопросы, ответы к которым следуют из предложенного для изучения текста. После изучения текста предлагаются три задания (№16,17 - базового уровня, №18 - повышенного уровня).

Опыты Джильберта по магнетизму.

Джильберт вырезал из природного магнита шар так, чтобы в нем получились полюсы в двух диаметрально противоположных точках. Этот шарообразный магнит он назвал тереллой (рис.1), то есть маленькой Землей. Приближая к ней подвижную магнитную стрелку, можно наглядно показать те разнообразные положения магнитной стрелки, которые она принимает в различных точках земной поверхности: на экваторе стрелка расположена параллельно плоскости горизонта, на полюсе - перпендикулярно плоскости горизонта.

Рассмотрим опыт, обнаружи­вающий «магнетизм через влияние». Подвесим на нитках две железные полоски параллельно друг другу и будем медленно подносить к ним большой постоянный магнит. При этом нижние концы полосок расходятся, так как намагничиваются одинаково (рис.2а). При дальнейшем приближении магнита нижние концы полосок несколько сходятся, так как полюс самого магнита начинает действовать на них с большей силой (рис. 2б).

Задание 16

Как меняется угол наклонения магнитной стрелки по мере движения по земному шару вдоль меридиана от экватора к полюсу?

1) все время увеличивается

2) все время уменьшается

3) сначала увеличивается, затем уменьшается

4) сначала уменьшается, затем увеличивается

Правильный ответ: 1

Задание 17

В каких точках расположены магнитные полюсы тереллы (рис.1)?

Правильный ответ: 2

Задание 18

В опыте, обнаруживающем «магнетизм через влияние», обе железные полоски намагничиваются. На рисунках 2а и 2б для обоих случаев указаны полюса левой полоски.

На нижнем конце правой полоски

1) в обоих случаях возникает южный полюс

2) в обоих случаях возникает северный полюс

3) в первом случае возникает северный, а во втором возникает южный

4) в первом случае возникает южный, а во втором возникает северный

Правильный ответ: 2

Опыты Птолемея по преломлению света.

Греческий астроном Клавдий Птолемей (около 130 г. н. э.) - автор замечательной книги, которая в течение почти 15 столетий служила основным учебником по астрономии . Однако кроме астрономического учебника, Птолемей написал еще книгу «Оптика», в которой изложил теорию зрения, теорию плоских и сферических зеркал и исследование явления преломления света.

С явлением преломления света Птолемей столкнулся, наблюдая звезды. Он заметил, что луч света, переходя из одной среды в другую, «ломается». Поэтому звездный луч, проходя через земную атмосферу, доходит до поверхности Земли не по прямой, а по кривой линии, то есть происходит рефракция. Искривление хода луча происходит из-за того, что плотность воздуха меняется с высотой.

Чтобы изучить закон преломления, Птолемей провел следующий эксперимент..gif" width="13" height="24 src="> (см. рисунок). Линейки могли вращаться около центра круга на общей оси О.

Птолемей погружал этот круг в воду до диаметра АВ и, поворачивая нижнюю линейку, добивался того, чтобы линейки лежали для глаза на одной прямой (если смотреть вдоль верхней линейки). После этого он вынимал круг из воды и сравнивал углы падения α и преломления β . Он измерял углы с точностью до 0,5°. Числа, полученные Птолемеем, представлены в таблице.

Угол падения α , град
Угол преломления β , град

Птолемей не нашел «формулы» взаимосвязи для этих двух рядов чисел. Однако если определить синусы этих углов, то окажется, что отношение синусов выражается практически одним и тем же числом даже при таком грубом измерении углов, к которому прибегал Птолемей.

Задание 16

Под рефракцией в тексте понимается явление

1) изменения направления распространения светового луча из-за отражения на границе атмосферы

2) изменения направления распространения светового луча из-за преломления в атмосфере Земли

3) поглощения света при его распространении в атмосфере Земли

4) огибания световым лучом препятствий и, тем самым, отклонения от прямолинейного распространения

Правильный ответ: 2

Задание 17

Какой из приведенных ниже выводов противоречит опытам Птолемея?

1) угол преломления меньше угла падения при переходе луча из воздуха в воду

2) с увеличением угла падения линейно увеличивается угол преломления

3) отношение синуса угла падения к синусу угла преломления не меняется

4) синус угла преломления линейно зависит от синуса угла падения

Правильный ответ: 2

Задание 18

Из-за рефракции света в спокойной атмосфере кажущееся положение звезд на небосклоне относительно горизонта

1) выше действительного положения

2) ниже действительного положения

3) сдвинуто в ту или иную сторону по вертикали относительно действительного положения

4) совпадает с действительным положением

Правильный ответ: 1

Опыты Томсона и открытие электрона

На исходе 19-го века было проведено много опытов по изучению электрического разряда в разреженных газах. Разряд возбуждался между катодом и анодом , запаянными внутри стеклянной трубки, из которой был откачан воздух. То, что проходило от катода, было названо катодными лучами.

Чтобы определить природу катодных лучей, английский физик Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940) провел следующий эксперимент. Его экспериментальная установка представляла собой вакуумную электронно-лучевую трубку (см. рисунок). Накаливаемый катод К являлся источником катодных лучей, которые ускорялись электрическим полем, существующим между анодом А и катодом К. В центре анода имелось отверстие. Катодные лучи, прошедшие через это отверстие, попадали в точку G на стенке трубки S напротив отверстия в аноде. Если стенка S покрыта флуоресцирующим веществом, то попадание лучей в точку G проявляется как светящееся пятнышко. На пути от A к G лучи проходили между пластинами конденсатора CD, к которым могло быть приложено напряжение от батареи.

Если включить эту батарею, то лучи отклоняются электрическим полем конденсатора и на экране S возникает пятнышко в положении . Томсон предположил, что катодные лучи ведут себя как отрицательно заряженные частицы. Создавая в области между пластинами конденсатора ещё и однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка (оно изображено точками), можно вызвать отклонение пятнышка в том же или обратном направлении.

Опыты показали, что заряд частицы равен по модулю заряду иона водорода (Кл), а её масса оказывается почти в 1840 раз меньше массы иона водорода.

В дальнейшем она получила название электрона. День 30 апреля 1897 г., когда Джозеф Джон Томсон доложил о своих исследованиях, считается «днём рождения» электрона.

Задание 16

Что представляют собой катодные лучи?

1) рентгеновские лучи

2) гамма-лучи

3) поток электронов

4) поток ионов

Правильный ответ: 3

Задание 17

А. Катодные лучи взаимодействуют с электрическим полем.

Б. Катодные лучи взаимодействуют с магнитным полем.

1) только А

2) только Б

4) ни А, ни Б

Правильный ответ: 3

Задание 18

Катодные лучи (см. рисунок) попадут в точку G при условии, что между пластинами конденсатора CD

1) действует только электрическое поле

2) действует только магнитное поле

3) действие сил со стороны электрического и магнитного полей скомпенсировано

4) действие сил со стороны магнитного поля пренебрежимо мало

Правильный ответ: 3

Экспериментальное открытие закона эквивалентности тепла и работы.

В 1807 г. физик Ж. Гей-Люссак, изучавший свойства газов, поставил простой опыт. Давно было известно, что сжатый газ, расширяясь, охлаждается. Гей-Люссак заставил газ расширяться в пустоту - в сосуд, воздух из которого был предварительно откачан. К его удивлению, никакого понижения температуры не произошло, температура газа не изменилась. Исследователь не мог объяснить результат: почему один и тот же газ, одинаково сжатый, расширяясь, охлаждается, если его выпускать прямо наружу в атмосферу, и не охлаждается, если его выпускать в пустой сосуд, где давление равно нулю?

Объяснить опыт удалось немецкому врачу Роберту Майеру. У Майера возникла мысль, что работа и теплота могут превращаться одна в другую. Эта замечательная идея сразу дала возможность Майеру сделать ясным загадочный результат в опыте Гей-Люссака: если теплота и работа взаимно превращаются, то при расширении газа в пустоту, когда он не совершает никакой работы, так как нет никакой силы (давления), противодействующей увеличению его объема, газ и не должен охлаждаться. Если же при расширении газа ему приходится совершать работу против внешнего давления, его температура должна понижаться. Даром работу получить нельзя! Замечательный результат Майера был много раз подтвержден прямыми измерениями; особое значение имели опыты Джоуля, который измерял количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости, вращающейся в ней мешалкой. Одновременно измерялись и работа, затраченная на вращение мешалки, и количество теплоты, полученное жидкостью. Как ни менялись условия опыта, брались разные жидкости, разные сосуды и мешалки, результат был один и тот же: всегда из одной и той же работы получалось одно и то же количество теплоты.

https://pandia.ru/text/78/089/images/image010_68.jpg" width="250" height="210 src=">

Кривая плавления (p - давление, Т - температура)

Согласно современным представлениям большая часть земных недр сохраняет твердое состояние. Однако вещество астеносферы (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии. Так называют твердое состояние, которое легко переходит в жидкое (расплавленное) при небольшом повышении температуры (процесс 1) или понижении давления (процесс 2).

Источником первичных расплавов магмы является астеносфера. Если в каком-то районе снижается давление (например, при смещении участков литосферы), то твердое вещество астеносферы тотчас превращается в жидкий расплав, т. е. в магму.

Но какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана?

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы (углекислый газ, хлористый и фтористый водород, оксиды серы, метан и другие). Концентрация растворенных газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворенного в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. Теперь представим, что давление на глубине уменьшилось. Газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние. Магма увеличивается в объеме, вспенивается и начинает подниматься вверх. По мере подъема магмы давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов усиливается, что, в свою очередь, приводит к ускорению подъема.

Задание 16

В каких агрегатных состояния находится вещество астеносферы в областях I и II на диаграмме (см. рисунок)?

1) I – в жидком, II – в твердом

2) I – в твердом, II – в жидком

3) I – в жидком, II – в жидком

4) I – в твердом, II – в твердом

Правильный ответ: 2

Задание 17

Какая сила заставляет расплавленную вспенившуюся магму подниматься вверх?

1) сила тяжести

2) сила упругости

3) сила Архимеда

4) сила трения

Правильный ответ: 3

Задание 18

Кессонная болезнь – заболевание, возникающее при быстром подъеме водолаза с большой глубины. Кессонная болезнь возникает у человека при быстром изменении внешнего давления. При работе в условиях повышенного давления ткани человека поглощают дополнительное количество азота . Поэтому аквалангисты должны всплывать медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки газа в легкие.

Какие утверждения справедливы?

А. Концентрация азота, растворенного в крови, тем больше, чем больше глубина погружения водолаза.

Б. При чрезмерно быстром переходе из среды с высоким давлением в среду с низким давлением растворённый в тканях избыточный азот освобождается, образуя пузырьки газа.

1) только А

2) только Б

4) ни А, ни Б

Правильный ответ: 3

Гейзеры

Гейзеры располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.

Чтобы понять физику гейзеров, напомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок).

Зависимость температуры кипения воды от давления https://pandia.ru/text/78/089/images/image013_71.gif" width="25" height="21"> Па. При этом вода в трубке

1) будет перемещаться вниз под действием атмосферного давления

2) останется в равновесии, так как её температура ниже температуры кипения

3) быстро охладится, так как её температура ниже температуры кипения на глубине 10 м

4) закипит, так как её температура выше температуры кипения при внешнем давлении Па

Правильный ответ: 4

Туман

При определенных условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от 0,5 мкм до 100 мкм.

Возьмем сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.

Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается и равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рисунок).

Зависимость плотности насыщенного водяного пара от температуры

Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно, выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.

Второе условие, необходимое для образования тумана - это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязненность воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.

Задание 16

Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °С плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м3. Это означает, что при 20 °С

5) в 1 м масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г

6) в 17,3 м воздуха находится 1 г насыщенного водяного пара

8) плотность воздуха равна 17,3 г/м

Правильный ответ: 1

Задание 17

При каком процессе, указанном на графике, можно наблюдать туман испарения?

1) только АB

2) только АС

4) ни АB, ни АС

Правильный ответ: 2

Задание 18

Какие утверждения справедливы?

А. Городские туманы, по сравнению с туманами в горных районах, отличаются более высокой плотностью.

Б. Туманы наблюдаются при резком возрастании температуры воздуха.

1) только А

2) только Б

4) ни А, ни Б

Правильный ответ: 1

Цвет неба и заходящего Солнца

Почему небо имеет голубой цвет? Почему заходящее Солнце становится красным? Оказывается, в обоих случаях причина одна - рассеяние солнечного света в земной атмосфере.

В 1869 году английский физик Дж. Тиндаль выполнил следующий опыт: через прямоугольный аквариум, заполненный водой, пропустил слабо расходящийся узкий пучок света. При этом было отмечено, что если смотреть на световой пучок в аквариуме сбоку, то он представляется голубоватым. А если смотреть на пучок с выходного торца, то свет приобретает красноватый оттенок. Это можно объяснить, если предположить, что синий (голубой) свет рассеивается сильнее, чем красный. Поэтому при прохождении белого светового пучка через рассеивающую среду из него рассеивается в основном синий свет, так что в выходящем из среды пучке начинает преобладать красный свет. Чем больший путь проходит белый луч в рассеивающей среде, тем более красным он кажется на выходе.

В 1871 году Дж. Стретт (Рэлей) построил теорию рассеяния световых волн на частицах малого размера. Установленный Рэлеем закон утверждает: интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты света или, иначе говоря, обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны.

Рэлей выдвинул гипотезу, по которой центрами, рассеивающими свет, являются молекулы воздуха. Позже, уже в первой половине 20-го века было установлено, что основную роль в рассеянии света играют флуктуации плотности воздуха - микроскопические сгущения и разрежения воздуха, возникающие вследствие хаотичного теплового движения молекул воздуха.

https://pandia.ru/text/78/089/images/image017_61.gif" height="1 src=">

Диск, на котором производится звукозапись, изготавливается из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимают медную копию (клише). При этом используется осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор ее солей. Затем с медной копии делают оттиски на дисках из пластмассы. Так получают граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причем эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

Задание 16

Какие колебания совершает мембрана рупора под действием звуковой волны?

5) свободные

6) затухающие

7) вынужденные

8) автоколебания

Правильный ответ: 3

Задание 17

Какое действие тока используется при получении клише с воскового диска?

1) магнитное

2) тепловое

3) световое

4) химическое

Правильный ответ: 4

Задание 18

При механической записи звука используется камертон. При увеличении времени звучания камертона в 2 раза

5) длина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

6) длина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

7) глубина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

8) глубина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

Правильный ответ: 1

Магнитная подвеска

Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает
150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолетом, непросто. При больших скоростях колеса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колес, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами - использовать отталкивание магнитов.

В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.

Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!

Задание 16

Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?

А. Притяжение разноименных полюсов.

Б. Отталкивание одноименных полюсов.

1) только А

2) только Б

3) ни А, ни Б

Правильный ответ: 4

Задание 17

При движении поезда на магнитной подвеске

1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют

2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы

3) используются силы электростатического отталкивания

4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов

Правильный ответ: 1

Задание 18

В модели магнитного поезда Б. Вейнберга понадобилось использовать вагончик с большей массой. Для того чтобы новый вагончик двигался в прежнем режиме, необходимо

5) заменить медную трубу на железную

6) не выключать ток в электромагнитах до момента "прилипания" вагончика

7) увеличить силу тока в электромагнитах

8) монтировать электромагниты по длине дороги через бóльшие промежутки

Правильный ответ: 3

Пьезоэлектричество

В 1880 году французские ученые братья Пьер и Поль Кюри исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что если кристалл кварца сжать с двух сторон, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани - положительные, на другой - отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Причем если при сжатии на грани накапливался положительный заряд, то при растяжении на этой грани будет накапливаться отрицательный заряд, и наоборот. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова "пьезо" - давлю). Кристалл с таким свойством называют пьезоэлектриком. В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноименные электрические заряды, он либо сожмется, либо растянется, в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой отрицательный заряд.

На явлении пьезоэлектричества основано действие широко распространенных пьезоэлектрических зажигалок. Основной частью такой зажигалки является пьезоэлемент - керамический пьезоэлектрический цилиндр с металлическими электродами на основаниях. При помощи механического устройства производится кратковременный удар по пьезоэлементу. При этом на двух его сторонах, расположенных перпендикулярно направлению действия деформирующей силы, появляются разноимённые электрические заряды. Напряжение между этими сторонами может достигать нескольких тысяч вольт. По изолированным проводам напряжение подводится к двум электродам, расположенным в наконечнике зажигалки на расстоянии 3 - 4 мм друг от друга. Возникающий между электродами искровой разряд поджигает смесь газа и воздуха.

Несмотря на очень большие напряжения (~10 кВ) опыты с пьезозажигалкой совершенно безопасны, так как даже при коротком замыкании сила тока оказывается ничтожно малой и безопасной для здоровья человека, как при электростатических разрядах при снимании шерстяной или синтетической одежды в сухую погоду.

Задание 16

Пьезоэлектричество – это явление

1) возникновения электрических зарядов на поверхности кристаллов при их деформации

2) возникновения деформации растяжения и сжатия в кристаллах

3) прохождения электрического тока через кристаллы

4) прохождения искрового разряда при деформации кристаллов

Правильный ответ: 1

Задание 17

Использование пьезозажигалки не представляет опасности, так как

7) сила тока ничтожно мала

8) сила тока в 1 А для человека безопасна

Правильный ответ: 3

Задание 18

В начале 20-го века французский ученый Поль Ланжевен изобрел излучатель ультразвуковых волн. Заряжая грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания с частотой изменения напряжения. В основе действия излучателя лежит

1) прямой пьезоэлектрический эффект

2) обратный пьезоэлектрический эффект

3) явление электризации под действием внешнего электрического поля

4) явление электризации при ударе

Правильный ответ: 2

Строительство египетских пирамид

Пирамида Хеопса является одним из семи чудес света. До сих пор остается много вопросов, как именно была построена пирамида.

Транспортировать, поднять и установить камни, масса которых составляла десятки и сотни тонн, было делом нелегким.

Для того чтобы поднять каменные глыбы наверх, придумали очень хитрый способ. Вокруг места строительства воздвигали насыпные земляные пандусы. По мере того, как росла пирамида, пандусы поднимались все выше и выше, как бы опоясывая всю будущую постройку. По пандусу камни тащили на салазках таким же образом, как и по земле, помогая себе при этом рычагами. Угол наклона пандуса был очень незначительным - 5 или 6 градусов, из-за этого длина пандуса вырастала до сотен метров. Так, при строительстве пирамиды Хефрена пандус, соединявший верхний храм с нижним, при разнице уровней, составлявшей более 45 м, имел длину 494 м, а ширину 4,5 м.

В 2007 году французский архитектор Жан-Пьер Уден высказал предположение, что при строительстве пирамиды Хеопса древнеегипетские инженеры использовали систему как внешних, так и внутренних пандусов и тоннелей. Уден полагает, что с помощью внешних пандусов возводилась только нижняя,
43-метровая часть (общая высота пирамиды Хеопса составляет 146 метров). Для подъема и установки остальных глыб использовалась система внутренних пандусов, расположенных спиралеобразно. Для этого египтяне разбирали внешние пандусы и переносили их внутрь. Архитектор уверен, что обнаруженные в 1986 году полости в толще пирамиды Хеопса - это туннели, в которые постепенно превращались пандусы.

Задание 16

К какому виду простых механизмов относится пандус?

5) подвижный блок

6) неподвижный блок

8) наклонная плоскость

Правильный ответ: 4

Задание 17

К пандусам относится

5) грузовой лифт в жилых домах

6) стрела подъемного крана

7) ворот для поднятия воды из колодца

8) наклонная площадка для въезда автомашин

Правильный ответ: 4

Задание 18

Если пренебречь трением, то пандус, соединявший при строительстве пирамиды Хефрена верхний храм с нижним, позволял получить выигрыш

5) в силе примерно в 11 раз

6) в силе более чем в 100 раз

7) в работе примерно в 11 раз

8) в расстоянии примерно в 11 раз

Правильный ответ: 1

Альбедо Земли

Температура у поверхности Земли зависит от отражательной способности планеты - альбедо. Альбедо поверхности - это отношение потока энергии отраженных солнечных лучей к потоку энергии падающих на поверхность солнечных лучей, выраженное в процентах или долях единицы. Альбедо Земли в видимой части спектра- около 40%. В отсутствие облаков оно было бы около 15%.

Альбедо зависит от многих факторов: наличия и состояния облачности, изменения ледников, времени года, и, соответственно, от осадков. В 90-х годах 20-го века стала очевидна значительная роль аэрозолей - мельчайших твердых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух попадают газообразные оксиды серы и азота; соединяясь в атмосфере с капельками воды, они образуют серную, азотную кислоты и аммиак , которые превращаются потом в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли не только отражают солнечный свет, не пропуская его к поверхности Земли. Аэрозольные частицы служат ядрами конденсации атмосферной влаги при образовании облаков и, тем самым, способствуют увеличению облачности. А это, в свою очередь, уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.

Прозрачность для солнечных лучей в нижних слоях земной атмосферы зависит также от пожаров. Из-за пожаров в атмосферу поднимаются пыль и сажа, которые плотным экраном закрывают Землю и увеличивают альбедо поверхности.

Задание 16

Под альбедо поверхности понимают

1) общий поток падающих на поверхность Земли солнечных лучей

2) отношение потока энергии отраженного излучения к потоку поглощенного излучения

3) отношение потока энергии отраженного излучения к потоку падающего излучения

4) разность между падающей и отраженной энергией излучения

Правильный ответ: 3

Задание 17

Какие утверждения справедливы?

А. Аэрозоли отражают солнечный свет и, тем самым, способствуют уменьшению альбедо Земли.

Б. Извержения вулканов способствуют увеличению альбедо Земли.

1) только А

2) только Б

4) ни А, ни Б

Правильный ответ: 2

Задание 18

В таблице приведены некоторые характеристики для планет Солнечной системы – Венеры и Марса. Известно, что альбедо Венеры А = 0,76, а альбедо Марса А = 0,15. Какая из характеристик, главным образом, повлияла на различие в альбедо планет?

Характеристики	Венера	Марс
А. Среднее расстояние от Солнца, в радиусах земной орбиты
Б. Средний радиус планеты, км
В. Число спутников
Г. Наличие атмосферы	очень плотная	разреженная

Правильный ответ: 4

Парниковый эффект

Для определения температуры нагреваемого Солнцем объекта важно знать его расстояние от Солнца. Чем ближе планета Солнечной системы к Солнцу, тем выше ее средняя температура. Для объекта, удаленного от Солнца как Земля, численная оценка средней температуры на поверхности дает следующий результат: T Å ≈ –15°C.

В действительности климат Земли значительно более мягкий. Её средняя температура на поверхности составляет около 18 °C за счёт так называемого парникового эффекта - нагрева нижней части атмосферы излучением поверхности Земли.

В нижних слоях атмосферы преобладают азот (78%) и кислород (21%). На остальные составляющие приходится всего 1%. Но именно этот процент и определяет оптические свойства атмосферы, так как азот и кислород почти не взаимодействуют с излучением.

Эффект «парника» известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение - инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем приходящего от Солнца, и потому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает инфракрасное излучение значительно хуже.

Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атмосферы. За водяным паром в списке парниковых газов следует углекислый газ (СО2), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли.

Атмосфера поглощает восходящий от поверхности планеты поток длинноволнового излучения, нагревается и, в свою очередь, нагревает поверхность Земли. Максимум в спектре излучения Солнца приходится на длину волны около 550 нм. Максимум в спектре излучения Земли приходится на длину волны примерно 10 мкм. Роль парникового эффекта иллюстрирует рисунок 1.

Рис.1(а). Кривая 1 - расчетный спектр излучения Солнца (с температурой фотосферы 6000°С); кривая 2 - расчетный спектр излучения Земли (с температурой поверхности 25°С)
Рис.1 (б). Поглощение (в процентном отношении) земной атмосферой излучения на разных длинах волн. На участке спектра от 10 до 20 мкм находятся полосы поглощения молекул CO2, H2O, O3, CH4. Они-то и поглощают излучение, приходящее с поверхности Земли

Задание 16

Какой из газов играет наибольшую роль в парниковом эффекте атмосферы Земли?

10) кислород

11) углекислый газ

12) водяной пар

Правильный ответ: 4

Задание 17

Какое из приведенных ниже утверждений соответствуют кривой на рисунке 1(б)?

А. Видимое излучение, соответствующее максимуму солнечного спектра, проходит сквозь атмосферу практически беспрепятственно.

Б. Инфракрасное излучение с длиной волны, превышающей 10 мкм, практически не проходит за пределы земной атмосферы.

5) только А

6) только Б

8) ни А, ни Б

Правильный ответ: 3

Задание 18

Благодаря парниковому эффекту

1) в холодную пасмурную погоду шерстяная одежда предохраняет тело человека от переохлаждения

2) чай в термосе остается длительное время горячим

3) солнечные лучи, прошедшие через застекленные окна, нагревают воздух в комнате

4) в летний солнечный день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу

Правильный ответ: 3

Слух человека

Самый низкий тон, воспринимаемый человеком с нормальным слухом, имеет частоту около 20 Гц. Верхний предел слухового восприятия сильно различается у разных людей. Особое значение здесь имеет возраст. В восемнадцать лет при безупречном слухе можно услышать звук до 20 кГц, но в среднем границы слышимости для любого возраста лежат в интервале 18 - 16 кГц. С возрастом чувствительность человеческого уха к высокочастотным звукам постепенно падает. На рисунке приведен график зависимости уровня восприятия звука от частоты для людей разного возраста.

Болезненность" href="/text/category/boleznennostmz/" rel="bookmark">болезненные реакции. Транспортный или производственный шум действует угнетающе на человека - утомляет, раздражает, мешает сосредоточиться. Как только такой шум смолкает, человек испытывает чувство облегчения и покоя.

Уровень шума в 20–30 децибел (дБ) практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Для “громких звуков” предельно допустимая граница примерно 80–90 децибел. Звук в 120–130 децибел уже вызывает у человека болевые ощущения, а в 150 - становится для него непереносимым. Влияние шума на организм зависит от возраста, слуховой чувствительности, продолжительности действия.

Наиболее пагубны для слуха длительные периоды непрерывного воздействия шума большой интенсивности. После воздействия сильного шума заметно повышается нормальный порог слухового восприятия, то есть самый низкий уровень (громкость), при котором данный человек еще слышит звук той или иной частоты. Измерения порогов слухового восприятия производят в специально оборудованных помещениях с очень низким уровнем окружающего шума, подавая звуковые сигналы через головные телефоны. Эта методика называется аудиометрией; она позволяет получить кривую индивидуальной чувствительности слуха, или аудиограмму. Обычно на аудиограммах отмечают отклонения от нормальной чувствительности слуха (см. рисунок).

0 " style="margin-left:-2.25pt;border-collapse:collapse">

Источник шума

Уровень шума (дБ)

А. работающий пылесос

Б. шум в вагоне метро

В. оркестр поп-музыки

Г. автомобиль

Д. шепот на расстоянии 1 м

8) В, Б, Г и А

Правильный ответ: 1

Астрономы называют вспышки "спорадическими явлениями" — они внезапны и непредсказуемы. Причем из наблюдений известно, что красным карликам присуща весьма интенсивная вспышечная активность. Они относятся к менее массивным звездам, чем наше Солнце, и тоже считаются пригодными на роль "колыбелей жизни". Недавно ученые выяснили причину этого феномена.

Интерес к феномену вспышек у красных карликов вполне закономерен — дело в том, что подобная мощная вспышка может стать гибельной для зарождающейся или развитой биоты. А ведь у красных карликов есть планеты, на некоторых из которых имеются вполне нормальные условия для существования жизни.

На фоне звезд-гигантов красные карлики выглядят слабо светящимися звездочками, поэтому их наблюдения производятся в ограниченном ближнем ареале. В нашей Галактике, в созвездии Большой Медведицы, находится двойная звездная система, состоящая из двух красных карликов — их разделяет расстояние в 190 астрономических единиц. В масштабах Солнечной системы это четырехкратное расстояние от Солнца до Плутона.

Эта звездная система носит название Глизе 412 и изучена довольно основательно. Ее звезды, красные карлики, таковы: первая — Глизе 412 A по массе дотягивает до половины массы Солнца, а светится гораздо слабее — достигает лишь 2 процентов от светимости нашей звезды. Вторая звездочка Глизе 412 B гораздо менее массивна и не обладает постоянной светимостью. Это очень тусклая звезда класса М6 в сто раз слабее своей соседки Глизе 412 A! Но ярчайшие моменты звездных вспышек обнаруживают подобные переменные звезды, это воистину их "звездный миг" — сильнейший всплеск яркости свечения обнаруживается в наблюдениях.

Теория звездных вспышек объясняет эти явления преобразованиями в сложной иерархии звездных магнитных полей, которые управляют звездной активностью. На Солнце это хорошо видно: образуется новый комплекс активности с пятнами, он растет и видоизменяется, и когда всплывает новый сильный магнитный поток, происходит пересоединение силовых линий, и в проводящей плазменной среде реализуется мощнейшее энергетическое преобразование на Солнце, которое видится как вспышка. Этот выброс обладает гигантской кинетической энергией и улетает от Солнца со скоростями более 1000 км/с. На красных карликах происходят гигантские вспышки, конвективная плазменная среда этих звезд по той же схеме электрического разряда порождает вспышечную активность.

Вахтанг Тамазян, профессор Университета де Сантьяго де Компостела (Галисия, Испания), с группой коллег из Испании и Армении выявили и исследовали исключительно мощный пример такого вспышечного процесса: переменная звезда WX UMa увеличила свою яркость в 15 раз за 160 с. Температура ее поверхности, равная 2 800 К, в области вспышечного события достигла 18 000 К — такова поверхностная температура голубых гигантов спектрального класса B! Но голубые гиганты питают свою чудовищную светимость постоянным притоком энергии из глубин звезды. В случае красного карлика эта температура обнаруживает разогрев корональной вспышечной петли, активного образования в верхней атмосфере красного карлика, светимость которой инициирует реализованная энергия магнитного поля.

Аналогичное изменение яркости корональной петли на Солнце было обнаружено в космическом эксперименте Коронас-Ф в ИЗМИРАН им. Н. В. Пушкова РАН, открытие отмечено Государственной премией. Обычно корона Солнца нагрета примерно до 2 миллионов градусов, в эксперименте Коронас-Ф пронаблюдали нагрев до 20 миллионов градусов. На красных карликах, типичных вспыхивающих звездах, так реализуются нестабильности их сложных магнитных полей. Регистрировать эти явления нелегко по причине слабой светимости, поскольку далее 60 световых лет от Земли красные карлики невозможно наблюдать, это предел современных технических возможностей.

Звездная пара, в которую входит звезда WX UMa, дает исследователям уникальную возможность "исследовать, связаны ли частота вспышек и взаимное положение пары вращающихся друг вокруг друга светил", — подчеркивает Вахтанг Тамазян. Изучение двойной системы, где красные карлики взаимодействуют друг с другом гравитационно, позволяет исследовать вопрос связности вспышечных процессов и расширить представления о физической природе уникальных вспышек на красных карликах.

Одновременно с наблюдением звезды WX UMa коллектив астрономов изучал дополнительно четыре двойные системы с красными карликами, наблюдая их вспышечную активность. Мощных вспышек наблюдения не зафиксировали, но тем не менее еще три карлика стали ярче при вспышках, и только один из них за время наблюдений подобной активности не проявлял. Итак, как выяснилось, вспышечные характеристики красных карликов не обладают выявленной периодичностью. В итоге ученые предположили, что раз за столь малое время было зарегистрировано большое количество вспышек в двойных системах, то, видимо, они появляются благодаря влиянию светила-компаньона.

Следует заметить, что бушующие вспышками красные карлики не похожи на наше гораздо более стабильное в этом отношении Солнце. Вспышечная активность Солнца зарождается на ветви роста каждого 11-летнего цикла, достигает апогея в максимуме цикла, спадая до минимальных проявлений в минимуме солнечной активности. Хотя исключения из общих тенденций уже наблюдались: в 2003 году незадолго до минимума прошла серия мощных солнечных вспышек, которая привлекла огромное внимание специалистов.

Такие сильные вспышки на Солнце называются рентгеновскими, балла М и Х. Исследования вспышек, как самых энергичных проявлений солнечной и звездной активности, тщательно фиксируются и анализируются по данным современных космических обсерваторий. Их природа становится все более понятной ученым, но прогноз вспышечных событий пока носит только вероятностный, а не точный характер. Но вполне возможно, что по мере совершенствования знаний такой прогноз может появиться…

Источник задания: Решение 4555. ОГЭ 2017 Физика, Е.Е. Камзеева. 30 вариантов.

Задание 20. Под рефракцией в тексте понимается явление

1) изменения направления распространения светового луча из-за отражения на границе атмосферы

2) изменения направления распространения светового луча из-за преломления в атмосфере Земли

3) поглощения света при его распространении в атмосфере Земли

4) огибания световым лучом препятствий и тем самым отклонения от прямолинейного распространения

Решение.

Прежде чем луч света от удалённого космического объекта (например, звезды) сможет попасть в глаз наблюдателя, он должен пройти сквозь земную атмосферу. При этом световой луч подвергается процессам рефракции, поглощения и рассеяния.

Рефракция света в атмосфере - оптическое явление, вызываемое преломлением световых лучей в атмосфере и проявляющееся в кажущемся смещении удалённых объектов (например, наблюдаемых на небе звёзд). По мере приближения светового луча от небесного тела к поверхности Земли плотность атмосферы растёт (рис. 1), и лучи преломляются всё сильнее. Процесс распространения светового луча через земную атмосферу можно смоделировать с помощью стопки прозрачных пластин, оптическая плотность которых изменяется по ходу распространения луча.

Из-за рефракции наблюдатель видит объекты не в направлении их действительного положения, а вдоль касательной к траектории луча в точке наблюдения (рис. 3). Угол между истинным и видимым направлениями на объект называется углом рефракции. Звёзды вблизи горизонта, свет которых должен пройти через самую большую толщу атмосферы, сильнее всего подвержены действию атмосферной рефракции (угол рефракции составляет порядка 1/6 углового градуса).