Задания по физике!
3.Найти КПД цикла, состоящего из двух изотерм и двух изобар в предположении, что рабочим телом является идеальный газ. Известны
T1 = const, T2 = const (T1 > T2), p1 = const, p2 = const (p1 > p2).
4.Под действием внешней вертикальной силы тело, подвешенное на пружине, совершает установившиеся вынужденные колебания по закону . Найти работу силы F за период колебания.
7. В результате эффекта Комптона энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния равен /2. Найти энергию и импульс рассеянного фотона.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Задание 3: КПД цикла

Для цикла, состоящего из двух изотерм (1-2 и 3-4) и двух изобар (2-3 и 4-1), можно использовать описания работы и теплоты в этих процессах.

Изотермический процесс (1-2):
[
Q_{12} = nRT_1 \ln\left(\frac{V_2}{V1}\right)
]
Работа в этом процессе:
[
A{12} = Q_{12}
]

Изобарный процесс (2-3):
[
Q_{23} = p_1 (V_3 - V2)
]
Работа в этом процессе:
[
A{23} = p_1 (V_3 - V_2)
]

Изотермический процесс (3-4):
[
Q_{34} = nRT_2 \ln\left(\frac{V_4}{V3}\right)
]
Работа в этом процессе:
[
A{34} = Q_{34}
]

Изобарный процесс (4-1):
[
Q_{41} = p_2 (V_1 - V4)
]
Работа в этом процессе:
[
A{41} = p_2 (V_1 - V_4)
]

Теперь составим полный баланс теплоты:
[
Q{\text{вход}} = Q{12} + Q{34}
]
[
Q{\text{выход}} = Q{23} + Q{41}
]

КПД (\eta) цикла определяется как:
[
\eta = \frac{A{\text{полная}}}{Q{\text{вход}}}
]
где:
[
A{\text{полная}} = A{12} + A{23} + A{34} + A_{41}
]

В расчётах вам нужно будет подставить значения и найти соответствующие произведения.

Задание 4: Работа силы F за период колебания

Для расчета работы внешней силы за период колебаний можно использовать закон сохранения энергии. Пусть амплитуда колебаний равна (A).

Работа сил, действующих на тело за период, будет равна изменению потенциальной энергии пружины:
[
W = \int_0^{T} F \cdot dx
]
Известно, что работа силы за период равна произведению силы на пройденный путь. Поскольку работа внешней силы должна компенсировать работу пружины, можно записать:

При небольших колебаниях:
[
W = F_\text{внешн.} \cdot 2A
]

где (F_\text{внешн.}) — это постоянная внешняя сила, которая должна превышать силу пружины, чтобы тело могло колебаться.

При более сложном законе колебаний, необходима дополнительная информация о форме колебаний, чтобы провести интегрирование.

Задание 7: Эффект Комптона

Для эффекта Комптона, при котором энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном, можно воспользоваться уравнением сохранения энергии и импульса.

Обозначим:

(E_0) - энергия падающего фотона,(E' = \frac{E_0}{2}) - энергия рассеянного фотона,(E_e = \frac{E_0}{2}) - энергия электрона.

Энергия фотона и его импульс связаны через отношение:
[
E = pc
]
Это позволяет записать:
[
E' = p'c
]
или
[
p' = \frac{E'}{c} = \frac{\frac{E_0}{2}}{c} = \frac{E_0}{2c}
]

Угол рассеяния ( \theta = \frac{\pi}{2} ):
По закону сохранения импульса:
[
p_{0} = p' + p_e
]
Для угла ( \pi/2 ):
[
pe = \sqrt{(p{0})^2 - (p')^2}
]

Итак, для того чтобы получить конкретные значения, воспользуйтесь изначальной энергией падающего фотона, подставьте и найдите остальные параметры:

При таком раскладе мы находим, что:
[
E' = \frac{E_0}{2}
]
и импульс рассеянного фотона можно найти через его энергию.

Если есть конкретные численные значения для падающего фотона, вам будет проще подставить и получить конечные результаты.