сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 5693
i

Хо­ро­шо из­вест­но, что при на­гре­ва­нии тела рас­ши­ря­ют­ся. Ока­зы­ва­ет­ся, что это свой­ство тел пред­став­ля­ет боль­шую слож­ность при кон­стру­и­ро­ва­нии зон­до­вых мик­ро­ско­пов.

1.  Оце­ни­те, на сколь­ко уве­ли­чит­ся длина алю­ми­ни­е­во­го стерж­ня, при уве­ли­че­нии тем­пе­ра­ту­ры на 1 °С. Длина стерж­ня при 0 °С равна 1 см.

В ма­стер­ской по ре­мон­ту зон­до­вых мик­ро­ско­пов столк­ну­лись со сле­ду­ю­щей за­да­чей: по­до­брать ма­те­ри­ал с нуж­ным ко­эф­фи­ци­ен­том теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния. Дело в том, что для сто­ли­ка мик­ро­ско­па нужно из­го­то­вить две под­став­ки в виде ци­лин­дри­че­ских стерж­ней, но для ком­пен­са­ции теп­ло­вых рас­ши­ре­ний стерж­ни де­ла­ют не мо­но­лит­ны­ми, а со­став­ля­ют из 2-х стерж­ней оди­на­ко­во­го се­че­ния, не­об­хо­ди­мой длины. Для левой под­став­ки взяли стер­жень длины l1, с ко­эф­фи­ци­ен­том теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния α1, а вто­рую часть  — из ма­те­ри­а­ла с ко­эф­фи­ци­ен­том теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния α2 и длины l2. Для пра­вой под­став­ки стерж­ня с ко­эф­фи­ци­ен­том теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния  альфа _1, такой же длины, как слева, не ока­за­лось, но нашёлся длины l4.

2.  С каким ко­эф­фи­ци­ен­том теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния α3 нужно по­до­брать ма­те­ри­ал для пра­вой под­став­ки, чтобы при любом на­гре­ве под­став­ка мик­ро­ско­па оста­ва­лась го­ри­зон­таль­ной?. При 0 °C вы­со­та левой и пра­вой под­ста­вок оди­на­ко­вы.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Для алю­ми­ни­е­во­го стерж­ня по­лу­ча­ем:

\Deltal= l_0 альфа _алюм \Deltat=10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка M умно­жить на 2,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка K в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 1K=220 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка M=220 нм.

Удли­не­ние стерж­ней:

 l_1= l_01 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _1 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка ,

l_2= l_02 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _2 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка ,

l_3= l_03 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _3 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка .

По усло­вию сумма длин 1 и 2 равна сумме длин 3 и 4 при любом из­ме­не­нии t:

 l_01 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _1 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка плюс l_02 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _2 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка = l_03 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _3 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка плюс l_04 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа _1 \Deltat пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но l_01 плюс l_01 умно­жить на альфа _1 \Deltat плюс l_02 плюс l_02 умно­жить на альфа _2 \Deltat= l_03 плюс l_03 умно­жить на альфа _3 \Deltat плюс l_04 плюс l_04 умно­жить на альфа _1 \Deltat,

т. к. l_01 плюс l_02= l_03 плюс l_04, то

l_01 умно­жить на альфа _1 плюс l_02 умно­жить на альфа _2= l_03 умно­жить на альфа _3 плюс l_04 умно­жить на альфа _1,

с учётом l_01= l минус l_02, a l_04= l минус l_03, где l  — сум­мар­ная ис­ход­ная длина при 0 гра­ду­совС. Окон­ча­тель­но по­лу­ча­ем:

l_02 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка альфа _2 минус альфа _1 пра­вая круг­лая скоб­ка = l_03 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка альфа _3 минус альфа _1 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow альфа _3= дробь: чис­ли­тель: l_02, зна­ме­на­тель: l_03 конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка альфа _2 минус альфа _1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс альфа _1.

Можно  альфа _3= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка l_01 минус l_04 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на альфа _1 плюс l_02 умно­жить на альфа _2 , зна­ме­на­тель: l_03 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

За пра­виль­ный ответ: на пер­вый пункт — 2 балла; на вто­рой пункт — 8 бал­лов.

Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Теп­ло­вое рас­ши­ре­ние