туго натянутый между двумя столбами провод при низких температурах рвется каким физическим явлением

Туго натянутый между двумя столбами провод при низких температурах рвется каким физическим явлением

Металлический шарик свободно проходит через кольцо. Если шарик нагреть, то он останется в кольце. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется тепловым расширением. Твердые тела меняют свой объем при нагревании и охлаждении. При нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются.

Туго натянутый между двумя столбами провод при низких температурах рвется. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется изменением объема тел при охлаждении. При нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Чтобы предотвратить разрывы проводов в морозы, на линиях электропередач провода закрепляют немного провисающими.

Если стеклянную бутылку с водой оставить на морозе, бутылка разорвется. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется расширением воды при замерзании. Вода при охлаждении сжимается, пока температура не дойдет до +4 °С. При дальнейшем понижении температуры до 0 °С вода расширяется. Поэтому на морозе бутылка сузится, а вода в ней расширится. Стекло — материал непластичный, поэтому оно может треснуть.

Если взбаламутить воду в пруду с илистым дном, то ил долго не оседает на дно, и вода остаётся мутной. Какое физическое явление происходит с частицами ила? Опишите это явление.

1. Броуновское движение.

2. Молекулы воды беспорядочно толкают частицы ила со всех сторон и не дают им опуститься на дно.

В минуту опасности некоторые головоногие выбрасывают перед собой «чернильную бомбу» – струю тёмноокрашенной жидкости. «Чернила» расплываются в воде густым «облаком», и под его прикрытием моллюск уплывает. Однако через некоторое время вода становится прозрачной. Какое физическое явление иллюстрирует рассеивание этих «чернил»? Объясните это явление.

2. Молекулы «чернил» перемешиваются с молекулами воды (проникают в промежутки между молекулами воды).

Источник

Туго натянутый между двумя столбами провод при низких температурах рвется каким физическим явлением

Металлический шарик свободно проходит через кольцо. Если шарик нагреть, то он останется в кольце. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется тепловым расширением. Твердые тела меняют свой объем при нагревании и охлаждении. При нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются.

Туго натянутый между двумя столбами провод при низких температурах рвется. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется изменением объема тел при охлаждении. При нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Чтобы предотвратить разрывы проводов в морозы, на линиях электропередач провода закрепляют немного провисающими.

Если стеклянную бутылку с водой оставить на морозе, бутылка разорвется. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется расширением воды при замерзании. Вода при охлаждении сжимается, пока температура не дойдет до +4 °С. При дальнейшем понижении температуры до 0 °С вода расширяется. Поэтому на морозе бутылка сузится, а вода в ней расширится. Стекло — материал непластичный, поэтому оно может треснуть.

Если взбаламутить воду в пруду с илистым дном, то ил долго не оседает на дно, и вода остаётся мутной. Какое физическое явление происходит с частицами ила? Опишите это явление.

1. Броуновское движение.

2. Молекулы воды беспорядочно толкают частицы ила со всех сторон и не дают им опуститься на дно.

В минуту опасности некоторые головоногие выбрасывают перед собой «чернильную бомбу» – струю тёмноокрашенной жидкости. «Чернила» расплываются в воде густым «облаком», и под его прикрытием моллюск уплывает. Однако через некоторое время вода становится прозрачной. Какое физическое явление иллюстрирует рассеивание этих «чернил»? Объясните это явление.

2. Молекулы «чернил» перемешиваются с молекулами воды (проникают в промежутки между молекулами воды).

Вода, налитая в блюдце и поставленная на столе, со временем исчезает. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется испарением. Молекулы воды движутся хаотично с большими скоростями. Некоторые из них преодолевают притяжение других молекул и вылетают из воды.

Температура воды в открытом стакане, долго стоящем в комнате, всегда немного ниже температуры воздуха в комнате. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется испарением. Температура воды ниже температуры воздуха потому, что с поверхности воды испаряются молекулы, обладающие самой большой кинетической энергией. Из-за этого внутренняя энергия воды в стакане уменьшается, следовательно, понижается и температура.

Когда в стакан наливают горячий чай, стенки стакана нагреваются. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется теплопередачей. Сначала горячий чай передает тепло внутренней части стенок стакана, затем тепло передается от внутренней части стенок к наружной. Теплопередача — процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему. В данном случае он осуществляется путем теплопроводности — передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц.

Если потереть пластмассовую ручку, которой вы пишете, о некоторые предметы одежды, то ручка начнёт притягивать маленькие кусочки бумаги. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется электризацией тел. При трении происходит разделение электрических зарядов — электризация трением. Затем заряженная ручка вызывает перераспределение зарядом на маленьких кусочках бумаги — происходит электризация наведением. Это перераспределение таково, что ближе к заряженной ручке на поверхности бумаги находятся заряды противоположного знака, Противоположные заряды притягиваются, поэтому кусочки бумаги притягиваются к ручке.

Между ремнем и шкивом, на который он надет, при работе время от времени проскакивают искры. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется электризацией тел. При трении между шкивом и ремнем происходит разделение и накопление зарядов — ремень и шкив электризуются. При достижении определенной величины заряда между ними проскакивает искра.

Если коснуться шарика электроскопа заряженным телом, листочки электроскопа разойдутся. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется взаимодействием зарядов. Листочки электроскопа зарядятся одноименными зарядами, а одноименные заряды отталкиваются.

Почему расходятся листочки электроскопа, если его шарика коснуться заряженным телом? Как называется такое явление?

2. Если шарика электроскопа коснуться заряженным телом, то листочки электроскопа разойдутся, так как зарядятся одноименными зарядами.

При прохождении тока через проводник, проводник нагревается. Чем это объясняется?

Это объясняется тепловым действием электрического тока. Причиной нагревания вещества электрическим током являются столкновения заряженных частиц, движущихся под действием электрического поля, с атомами вещества. При этом механическая энергия превращается в тепловую, что вызывает повышение температуры вещества.

На каком физическом явлении основано действие плавкого предохранителя? В чём состоит это явление?

Это объясняется плавлением тел при нагревании. Назначение предохранителей — быстро размыкать электрическую цепь при прохождении слишком большого тока в ней. Если сила тока окажется выше допустимой нормы, он нагреет проволочку выше температуры плавления металла, из которого она сделана. Проволочка предохранителя расплавится — перейдет из твердого состояния в жидкое — и цепь разомкнется.

Если поднести компас к проводнику с током, стрелка повернется. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

Это объясняется действием магнитного поля. При прохождении по проводнику постоянного тока, вокруг проводника возникает магнитное поле. Под действием этого поля магнитная стрелка компаса располагается перпендикулярно проводнику.

Если намотать на гвоздь провод и подключить провод к батарейке, он начнет притягивать к себе железные опилки. Чем это объясняется?

Это объясняется магнитным действием тока. Движущиеся по проводнику электрические заряды порождают вокруг проводника магнитное поле. Тем самым проводник с током приобретает магнитные свойства. Под действием магнитного поля между железными опилками и проводником начинают действовать магнитные силу, под влиянием которых опилки притягиваются к проводнику.

Ученик при измерении напряжения на одной лампочке в ёлочной гирлянде по ошибке включил амперметр вместо вольтметра (думая, что он использует нужный прибор). Что при этом произойдёт с накалом нити лампы, к которой этот прибор был подключён? Обоснуйте свой ответ.

Амперметр и вольтметр отличаются друг от друга сопротивлением: у амперметра маленькое сопротивление, у вольтметра — значительно больше, чем сопротивление цепи. Вольтметр включается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется напряжение. Т. к. вместо измерительного прибора с очень большим сопротивлением в цепь включили прибор с очень маленьким сопротивлением, то сила тока через амперметр значительно больше силы тока через лампу. Поэтому сила тока через лампу уменьшится, а значит, яркость горения тоже уменьшится.

Источник

Почему провода рвутся на морозе

Морозная зима доставляет много хлопот. Если в 50-х гг. такой была буквально каждая, то в нынешнее время многие горожане обходятся без зимних шапок, полушубков, а валенки в диковину. Это не беда, жаль только, что вместе с уходом морозных зим подзабылись и физические знания. Включая телевизор или радио, многие нынче слышат авторитетные рассуждения о том, что магниты на морозе перестают «магнитить», а медные провода рвутся из-за ослабления прочности меди при охлаждении.

Признаём, что данные по зависимости многих свойств от температуры входят далеко не во все справочники. Однако уже из общих представлений о строении вещества можно сказать, что изменение физической температуры на 5–10% вдали от фазовых или агрегатных переходов не может привести к серьёзным последствиям. Например, большинство ферромагнетиков теряет свои уникальные магнитные свойства при температурах около +400…1000 °С (точка Кюри). Что касается прочности, то, заглянув в соответствующий справочник, можно убедиться, что с уменьшением температуры она только возрастает [1]. Однако факты налицо: провода действительно лопаются на морозе. В чём же дело? Рассмотрим два конкретных примера.

Решение. 1. Если при температуре 0 °С длина равна L₀, то при охлаждении до температуры –30 °С, длина изменится на ∆L_t = = L₀αt. Так, если на морозе провод имеет длину 25 м, то при нагревании до нуля его удлинение составит ∆L_t = 25 · 30 · 17 · 10 –6 ≈1,27 см.

Получим соотношение, связывающее провисание h с расстоянием между опорами L и удлинением ∆L (для оценки учтём лишь основные слагаемые):

По этой формуле получаем, что на морозе половина висящего провода удлинена на 1 мм относительно 25 м, а при удлинении на 1,27 см при повышении температуры глубина провисания станет около 80 см.

Если провод подвергается нагрузке F, хотя бы от собственного веса, то его натяжение определится по правилу разложения сил:

Отсюда получаем, что отношение натяжений провода при указанных температурах

Замечание. Поскольку фундаменты опор устанавливаются ниже глубины промерзания почвы (для предотвращения вспучивания), то изменением расстояния между опорами естественно пренебречь. Вычисления можно проводить без использования правил приближённых вычислений, но более точные вычисления здесь ничем не оправданы.

А теперь поставим задачу чуть иначе.

• Провод, натянутый между двумя опорами, расположенными на расстоянии 50 м друг от друга, при температуре воздуха 0 °С провисает на 20 см. Как изменится провисание, когда на улице похолодает до –30 °С? Во сколько раз увеличится при этом натяжение провода?

Решение. Воспользовавшись проделанными оценками, знаем: провисание 20 см означает, что провод длиннее расстояния между опорами всего на 2 мм. Уменьшение длины провода при охлаждении до температуры –30 °С оказывается примерно 2,6 см, т.е. провод должен неминуемо порваться. Если такое не происходит повсеместно, то это означает, что медь перед разрушением подвергается значительной пластической деформации: необратимо вытягивается, насколько возможно.

Таким образом, для предотвращения разрыва провода необходимо заблаговременно увеличить его провисание перед наступлением холодов, а затем, при установлении тёплой погоды, снова натянуть провода. Еще недавно на троллейбусных столбах можно было увидеть устройства для регулирования натяжения – в виде системы блоков и гирлянды висящих грузов.

* Строго говоря, стационарная форма описывается кривой, которая называется гиперболическим косинусом, или цепной линией (см., например, [2]). Это усложняет расчёт, но порядок величин остаётся тем же.

Источник