Жидкость по внешним признакам характеризуется текучестью (легким изменением формы), несжимаемостью и наличием свободной поверхности. В жидкостях средние расстояния между молекулами значительно меньше, чем в газах. Поэтому силы взаимодействия между молекулами играют в жидкостях существенную роль.
Поверхностный слой жидкости по своим свойствам отличается от внутренних частей жидкости, что обусловлено молекулярными явлениями.
Молекула, которая находится внутри жидкости, взаимодействует с окружающими ее молекулами. Так как силы взаимодействия стати
стически симметричны, то суммарный эффект взаимодействия за конечный промежуток времени равен нулю.
В отличие от этого молекулы на поверхности жидкости испытывают большее действие со стороны молекул жидкости, чем со стороны молекул пара и газа, находящихся над поверхностью жидкости.
В поверхностном слое жидкости возникает избыточное молекулярное давление, направленное по нормали внутрь жидкости. Переход молекул из глубины жидкости в поверхностный слой сопровождается работой против сил молекулярного притяжения. Работа, затраченная на образование поверхности жидкости, приводит к увеличению потенциальной энергии молекул поверхностного слоя. Средняя кинетическая энергия частиц, определяемая температурой, в случае равновесного состояния жидкости (Theorist) одинакова и в поверхностном слое, и внутри объема жидкости.
Следовательно, поверхностный слой жидкости обладает избыточной свободной энергией.
1. До выстрела пружина пистолета сжата, то есть обладает потенциальной энергией. В момент выстрела пружина разжимается, толкая снаряд, при этом её потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию снаряда. Горизонтальное перемещение снаряда не меняет его энергию, но при этом он ещё и падает, значит его потенциальная энергия уменьшается, а точнее переходит в кинетическую (в добавок к начальной его кинетической энергии от пружины). Чем ниже снаряд, тем меньше его потенциальная энергия, и тем выше кинетическая (то есть и скорость движения). У самой земли прям перед падением его потенциальная энергия равна 0, а кинетическая максимальна.
2. Найдём скорость вылета V0 через начальную кинетическую энергию Eк0: Eк0 = m*V0²/2 Как говорилось выше, эта кинетическая энергия равна потенциальной энергии сжатой пружины Eпр: Eк0 = Eпр m*V0²/2 = Eпр Потенциальная энергия пружины жёсткостью k, сжатой на величину x: Eпр = k*x²/2, тогда m*V0²/2 = k*x²/2 m*V0² = k*x² V0 = √(k*x²/m) V0 = √(1800 Н/м * (4 см)² / 80 г) Переведу всё в СИ: V0 = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / 0,08 кг) V0 = √(36 м²/с²) V0 = 6 м/с
3. На высоте h =1 м снаряд обладал потенциальной энергией относительно земли: Eп = m*g*h Прям перед падением на землю вся эта потенциальная энергия перешла в кинетическую (в добавок к кинетической энергии от пружины). Тогда перед падением кинетическая энергия: Eк = Eпр + Eп Eк = k*x²/2 + m*g*h Распишем кинетическую энергию через массу m и искомую скорость V: m*V²/2 = k*x²/2 + m*g*h V = √(k*x²/m + 2*g*h) V = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / (0,08 кг) + 2 * 10 Н/кг * 1 м) V = √(56 м²/с²) V ≈ 7,5 м/с
Поверхностный слой жидкости по своим свойствам отличается от внутренних частей жидкости, что обусловлено молекулярными явлениями.
Молекула, которая находится внутри жидкости, взаимодействует с окружающими ее молекулами. Так как силы взаимодействия стати
стически симметричны, то суммарный эффект взаимодействия за конечный промежуток времени равен нулю.
В отличие от этого молекулы на поверхности жидкости испытывают большее действие со стороны молекул жидкости, чем со стороны молекул пара и газа, находящихся над поверхностью жидкости.
В поверхностном слое жидкости возникает избыточное молекулярное давление, направленное по нормали внутрь жидкости. Переход молекул из глубины жидкости в поверхностный слой сопровождается работой против сил молекулярного притяжения. Работа, затраченная на образование поверхности жидкости, приводит к увеличению потенциальной энергии молекул поверхностного слоя. Средняя кинетическая энергия частиц, определяемая температурой, в случае равновесного состояния жидкости (Theorist) одинакова и в поверхностном слое, и внутри объема жидкости.
Следовательно, поверхностный слой жидкости обладает избыточной свободной энергией.