Механикалық тербелістер және олырдың жалпы сипаттамалары

2. Трансуранды элементтер.

1,Қозғалыстың қайталануына кеткен уақыт аралығы тербеліс периоды деп аталады.

Еркін тербелістер туралы ұғым енгізіледі. Денені тепе-теңдік қалпынан қоя берсек, онда ол өздігінен тербеле бастайды. Демек, тек энергияның бастапқы берілген қорының есебінен пайда болатын тербелістерді еркін тербелістер деп атайды. Тербелістегі денеге сыртқы күштер әсер етпесе, яғни үйкеліс күші жоқ болса, онда дененің потенциаддық энергиясының кинетикалық энергияға және керісінше түрленуі болады. Мысалы, жіпке ілінген дене үйкеліс күші жоқ болса мәңгі еркін тербеліс жасайды. Еркін тербелетін денелер әрқашанда басқа денелермен әсерлесіп және олармен бірігіп тербелмелі жүйелер деп аталатын денелер жүйесін құрайды. Мысалы 12-суреттегі тербелмелі жүйе жіпке ілінген шар, жіп, штативтен және жерден (12-суретте Жер көрсетілмеген) тұрады. Бұл жағдайда шар ауырлық және жіптің тартылу күштерінің әсерінен еркін тербелістер жасайды, олардың қорытқы күші тепе-теңдік қалыпқа бағытталған.Еркін тербеліс жасайтын денелер жүйесін тербелмелі жүйелер деп атайды. Біз қарастырған тербелмелі жүйе маятник деп аталады. Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын шамалар: Тербелмелі дененің тепе-теңдік қалпынан ең улкен ауытқуы тербеліс амшштудасы деп аталады.Әдетте амплитуданы А әріпімен белгілейді және ұзындық өлшем бірліктері метрмен (м), сантиметрмен (см) және т.б. өлшейді.

Тербеліс периоды және жиілігі. Толық бір тербеліс жасау үшін белгілі бір уақыт керек.

Толық бір тербеліс жасауға кеткен уақыт аралығын тербеліс периоды деп атайды. Тербеліс периоды Т әріпімен белгіленеді және ХБЖ-де секуңдпен өлшенеді.

Жиілік ұғымын енгізу үшін тіреуге екі маятник: біреуі ұзын, екіншісі қысқа іліп, оларды тепе-тендік қалпынан бірдей қашықтыққа ауытқытып жібереміз. Ұзын маятникке қарағанда қысқа маятниктің бірдей уақытта көп тербеліс жасайтынын көруге болады.

Уақыт бірлігіндегі тербелістер санын тербеліс жиілігі деп атайды.

Жиілік v (“ню”) әріпімен белгіленеді. Жиілік бірлігіне ХБЖ жүйесінде бір секундтағы тербеліс саны алынады. Бұл бірлік неміс ғалымы Генрих Герцтің құрметіне герц (Гц) деп аталады.

Оқушыларды амплитуда, период және жиілік ұғымдарын қалыптастыру үшін сапалық, сандық есептерді шығарып, жеңіл орындалатын әр түрлі практикалық тапсырмаларды жасауды ұсыну керек.

Гармониялық тербелістер. Тербелімелі қозғалысты сипаттайтын негізгі үғымдарды енгізгеннен кейін гармониялық тербелістер ұғымы енгізіледі.

Гармониялық тербеліс ұғымын енгізу үшін 14-суретте көрсетілген қондырғы серіппелі маятникті қолдануға болады. Бұл тәжірибеде төменгі бөлігінде тесігі бар кішкене ыдысқа құм (немесе боялған сұйық құйылған) салынған, оны тербелмелі қозғалысқа келтіріп; тербеліс жазықтығына перпендикуляр бағытта таспаны тұрақты жылдамдықпен жылжытсақ, онда таспада толқын тәрізді із қалады.

2 Периодты жүйе барлық белгілі химиялық элементтерді бір жүйеге келтіріп, сол кезде белгісіз элементтердің табиғатта барын болжады. 19 — 20 ғасырлар аралығында электрон, радиоактивтік, рентген сәулесі, изотоптар, квант теориясы, т.б. жаңалықтардың ашылуы химиялық элементтер қасиеттерінің әр түрлі болуының негізгі себебін анықтады, олардың элементарлық бөлшектерден құралғаны химиялық элементтердің периодты жүйедегі орны және оның электрондық қабық құрылысын зерттеумен қатар жаңа элементтерді іздестіру нәтижесінде гафний мен рений ашылды, синтездеу арқылы технеций, прометий, астат және рет нөмірлері 93 — 105 болатын трансуранды элементтер алынды. 20 ғасырда химиялық элементтерді ашу әдістері (рентген, оптик., т.б.) оттек, азот, күкірт, инертті газдар, алтын, т.б. активтігі нашар металдар бос күйінде, активті химиялық элементтер табиғатта қосылыс түрінде кездесіп, көптеген кен орындарын құратындығы анықталды.

Кейбір химиялық элементтер өте аз мөлшерде минералдар құрамында қоспа түрінде (рений, рубидий, цезий, т.б.) кездеседі. Көміртек, сутек, оттек, азот, калий, фосфор, кальций, темір, иод, т.б. элементтер жануарлар мен өсімдіктер организмінде болады. Химия, металлургия, тамақ, т.б. өнеркәсіп дамуына байланысты химиялық элементтерді пайдалану аясы да артып келеді.

Билет №25

1. Электромагниттік индукция.

Электромагниттік индукция заңы. Ленц ережесі.

2. Жасанды радиоактивтілік

Ара қашықтағы біріне-бірі жақын орналасқан екі ab және cd параллель өткізгіштері бар деп көрейік. аb өткізгіші Б батареясының қысқыштарына қосылған, тізбек Қ кілтпен қосылады, оны тұйықтағанда өткізгіш арқылы a дан b-ға бағытталған ток жүреді. cd — өткізгішінің ұштарына сезгіш амперметр А қосылған, оның нұсқама р тілінің ауытқуы бойынша өткізгіште ток бар екеніне көз жеткізуге болады. Егерде осылай жиналған схемада К кілтті тұйықтасақ, онда тізбек тұйықталған сәтте амперемтрдің тілі ауытқып, cd— өткізгішінде ток бар екенін білдіреді, ал аз уақыт (секундтың бөлігіндей) өткеннен кейін амперметрдің нұскама тілі алғашқы (нольдік) орнына келеді. К кілтінің ажыратылуы тағы да амперметрдің нұсқама тілінің қысқа мерзімдік ауытқуына әкеп соғады, бірақта нұсқама тіл басқа жаққа ауытқып, қарама-қарсы бағыттағы токтың пайда болғанын көрсетеді. Амперметрдің нұсқама тілінің мұндай ауытқуын мынандай жағдайда да К кілтін тұйықтап, аб өткізгішін вг өткізгішіне жақындатсақ немесе одан алыстатсақ бақылауға болады. аб өткізгішін вг-ге жақындатқанда амперметрдің нұсқама тілі К кілтін тұйықтағандағы сияқты бағытта ауытқиды; өткізгіш аб-ны өткізгіш вг-ден алыстату К кілтін ажыратқандағы сияқты бағытта амперметрдің нұсқама тілінің ауытқуына әкеп соғады. Қозғалмайтын өткізгіштер мен тұйықталған К кілті жағдайында cd — өтікізгішінде, аб өткізгішіндегі токты өзгерте отырып ток тудыруға болады. Егерде орамасының ішіне тездетіп тұракты магнит (немесе электромагнит) кіргізсек онда ол кірген сәтте А амперметрдің нұсқама тілі ауытқиды, ал магнитті шығарған уақытта амперметрдің тілінің тағы да, бірақ та басқа жаққа қарай, ауытқығанын бақылауға болады. Осындай жағдайларда пайда болатын электр токтары индукциялық токтар деп аталады, ал осы индукциялық токтардың тууына әкелетін себепкер құбылыс — индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Өткізгіштердегі бұл электр қозғаушы күші (ЭҚК) осы өткізгіштер ішінде тұратын, өзгеріп отыратын магнит өрістерін ің әрекетінен пайда болады.

Магнит өрісінде орын ауыстырып тұратын өткізгіштегі индукцияның ЭҚК-нің бағыты оң қол ережесі бойынша анықталады, ол былай деп тұжырымдалады: егерде оң қолымыздың алақанын солтүстік полюсқа қаратып жайсақ, ол жазылған бас бармағымыз өткізгіш қозғалысының бағытын көрсетсе, онда қосылған төрт саусағымыз индукцияның электр қозғаушы күшінің бағытын көрсетеді.

ДЖОУЛЬ-ЛЕНЦ ЗАҢЫ

Электр тогы металл өткізгіштер арқылы өткенде электрондар бірде нейтраль молекулалармен, бірде электрондарынан айрылған молекулалармен соқтығысады.Қозғалыстағы электрон өзінің кинетикалық энергиясын жоғалта отырып, нейтраль молекуладан жаңа электронды бөліп алады, да жаңа оң ион түзеді, немесе электронынан айрылған молекуламен (оң ионмен) қосылып нейтраль молекула кұрады. Электрондар молекулалармен соқтыққанда энергия жұмсалады, cол энергия жылуға айналады. Кедергіні жеңе отырып жүретін кез-келген қозғалыс белгілі энергия жұмсалуын қажет етеді. Мысалы, қайсы бір денені орнынан қозғалту үшін үйкеліс кедергісін жеңу керек. Оған жұмсалатын жұмыс жылуға айналады. Өткізгіштің электр кедергісінің маңызы да үйкеліс кедергісі сияқты болады. Сөйтіп, өткізгіштен ток өткізу үшін ток көзі біраз энергия жұмсайды, cол энергия жылуға айналады. Электр энерғиясының жылу энергиясына өтуі Ленц — Джоуль заңымен анықталады. Бұл заңды токтың жылулық әсер заңы деп те атайды.

Орыс ғалымы және ағылшын физигі Джоуль бір мезгілде және бір-бірінен тәуелсіз электр тогы өткізгіш арқылы өткенде, өткізгіште бөлінетін жылу мөлшері ток квадратына, өткізгіш кедергісіне және токтың өткізгіштен өту мерзіміне тура пропорционал болатындығын анықтады. Бұл ереже Ленц — Джоуль заңы деп аталады. Егер ток әрекеті жасалған жылу мљлшерін Q әрпімен өткізгіштен өтетін ток күшін I әрпімен, өткізгіш кедергісін R әрпімен және, токтың өткізгіштен ағып өту уақытын t әрпімен белгілесек, онда Ленц — Джоуль заңының өрнегін былай жазуға болады:

I=U/R және R=U/t, болғандықтан: Q = UІt = U²t/R.

Радиоактивтілік

Радиоактивтілік деп кейбір атомдардың ядроларының өздігімен басқа элементтердің ядроларына түрленуін айтады. Радиоактивтілік табиғи және жасанды болып бөлінеді. Табиғи радиоактивтілік табиғатта кездесетін тұрақсыз изотоптарда байқалады. Жасанды радиоактивтілік ядролық реакциялардың нәтижесінде алынған радиоактивті изотоптарда байқалады.

Радиоактивтілік құбылыстардың келесі түрлері кездеседі:

1. α – ыдырау;

2. β – ыдырау;

3. ядролардың γ – сәулелер шығаруы;

4. ауыр ядролардың спонтанды (өз-бетімен) ыдырауы;

5. протондық радиоактивтілік.

.Радиоактивтіліктің ыдырау заңы

Аз уақыт ішінде ыдырайтын ядролар саны бастапқы уақыттағы ядролар санына тура пропорционал болады:

мұндағы: -бастапқы уақыттағы ядролар саны, - t уақыт мезетіндегі ыдырамаған ядролар саны.

Осы өрнек радиоактивтілік ыдырау заңы деп аталады.

Радиоактивтілік кезінде ыдыраған ядролар санын келесі өрнекпен анықтайды:

мұндағы: -ыдырау тұрақтысы.