Методические указания

для студентов 1 курса по проведению

лабораторной работы

по теме «Изучение сил поверхностного натяжения»

Автор : Мокрова Ирина Иннокентьевна

Преподаватель физики Московского

технологического колледжа

[email protected]

Предмет (направленность): физика

Возраст обучающихся : студенты 1 курса.

Место проведения: физическая аудитория .

Используемая технология : дифференцированного и проблемного обучения .

Предисловие

Методические указания по проведению лабораторных работ по физике предназначены для студентов 1 курса технических и экономических специальностей колледжа.

Цель методических указаний – оказание помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторных работ по физике.

Представленные лабораторные работы предусмотрены рабочей программой по физике для среднего профессионального образования .

В методической разработке представлено подробное описание лабораторных работ, включающих в себя

а) теоретический материал по изучаемой теме

б) перечень лабораторного оборудования

в) описание лабораторной установки

г) основное задание по измерению той или иной физической величины

д) расчетные формулы

е) таблица результатов измерений и вычислений

ж) способы обработки результатов измерений . Определение абсолютной и относительной погрешностей

Все лабораторные работы снабжены контрольными вопросами и расчетными задачами ,обеспечивающими контроль теоретических знаний и умений применять их при решении качественных и расчетных задач. В каждой лабораторной работе есть творческие задания для развития самостоятельности мышления, формирования умений решать нестандартные, изобретательские задачи.

В приложении к лабораторным работам представлены справочные материалы, необходимые для проведения качественного расчета и анализа экспериментальных данных, а также для выполнения лабораторных работ студентами, имеющих пробелы в теоретических знаниях и обладающих недостаточными умениями пользоваться математическим аппаратом :

а) обозначения физических величин,

б) значение физических постоянных,,

в) табличные значения физических величин, используемых при расчетах в лабораторных работах

г) математические формулы и математические методы их преобразования

В методической разработке представлены работы, которые носят репродуктивный ,частично- поисковый и поисковый характер.

Работы, носящие репродуктивный характер снабжены подробными инструкциями, в которых указаны: цель работы, пояснения (теория, основные характеристики! оборудование, аппаратура, материалы и их характеристики, порядок выполнения работы, таблицы, выводы (без формулировок), контрольные задачи, специальная литература.

В работах, имеющих частично- поисковый характер, студенты знают тему и цель лабораторной работы , самостоятельно подбирают оборудование, способы выполнения работы, пользуются различными источниками, специальной литературой, справочными пособиями.

В работах, носящих поисковый характер студенты должны решить новую для них проблему, опираясь на имеющиеся у них теоретические знания.

Пояснения по выполнению всех видов лабораторных работ приведены в каждой конкретной работе.

Контрольные задачи имеют также дифференцированный характер и выдаются преподавателем.

Правила выполнения лабораторных работ

1.Лабораторные работы по физике выполняются по группам, в которую входят 2-3 студента. Группы назначаются преподавателем на весь учебный год и могут изменяться в исключительных случаях ( выбытие студента из учебного заведения, длительное отсутствие по уважительным причинам и др)

2. Необходимо строгое выполнение всего объема домашней подготовки, указанных в описаниях соответствующих лабораторных работ

3. Выполнение каждой лабораторной работы предшествует проверка готовности студента, которая производится преподавателем в форме собеседования или письменного опроса по вопросам, приведенных в описании работы.

4. После выполнения лабораторной работы студент должен представить отчет о проделанной работе с обсуждением полученных результатов и выводов.

5. При выполнении лабораторных работ необходимо соблюдать правила техники безопасности работы с физическим оборудованием.

Правила техники безопасности

1.Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.
2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения преподавателя .
3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
4. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность При выполнении лабораторных работ нельзя использовать разбитые стеклянные трубки, трубки с трещинами Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива. Осколки стекла нельзя собирать со стола руками. Для этого нужно использовать щетку и совок.
5. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

6. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений.
7.Источник тока и электрической цепи подключайте в последнюю очередь. 8.Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения преподавателя . Проверяйте наличие напряжения на источниках питания или других частях электроустановки с помощью прибора для измерения напряжения.

9.Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишенным изоляции. Не производите пересоединения в цепях до отключении источника электропитания.

10.Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники. При сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно соединяйте с клеммами.

11.Выполняйте измерения и наблюдения, соблюдая осторожность, чтобы случайно не прикоснуться к оголенным проводам (токоведущим частям, находящимся под напряжением).

12.Не прикасайтесь к конденсаторам, даже после отключения электрической цепи от источника питания, их сначала нужно разрядить.9.По окончании работы отключите источник питания, после чего разберите электрическую цепь.

13.Обнаружив неисправность в электрических установках, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник тока и сообщите об этом учителю.

14.По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
15.Не уходите с рабочего места без разрешения преподавателя .

Лабораторная работа

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения»

Теория

Молекулы вещества в жидком состоянии расположены почти вплотную друг к другу и могут совершать тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Время от времени любая молекула может переместиться в соседнее вакантное место и может перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей.

Наиболее интересной особенностью жидкостей является наличие свободной поверхности. Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. (рис.1).

рис.1

Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости(точка А на рис.1) со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы и равнодействующая сил, действующая на молекулу равна нулю.

Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости, но не со всех сторон. Молекула B(рис1), находящаяся на поверхности, будет втягиваться внутрь жидкости, поскольку на нее действуют только силы притяжения со стороны молекул, находящихся внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости перпендикулярно ее поверхности, которая называется силой поверхностного натяжения .

Под действием этой силы молекулы имеют способность к погружению вглубь жидкости. Число молекул в поверхностном слое будет сокращаться и при отсутствии внешних сил жидкость стремится к минимальной площади и принимает форму шара. Такую форму шарообразной капли (независимо от ее размеров) приобретает жидкость в невесомости, что наблюдается во время полетов космических кораблей. В земных условиях большие капли сплющиваются под действием сил тяготения, а маленькие капли росы можно

наблюдать на листьях растений . Благодаря силам поверхностного натяжения возникает

радуга ,т.к что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере(рис 2).

За счет сил поверхностного натяжения образуются мыльные пузыри, пена при намыливании рук, водомерки могут легко скользить по поверхности воды. Поверхностное натяжение препятствует просачиванию воды сквозь ткани, которые представляют собой тонкое переплетение нитей, и позволяют подниматься воде по тонким капиллярам в почве для питания корневой системы растений.

Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного взаимодействия совершат положительную работу. Наоборот, чтобы вытащить некоторое количество молекул из глубины жидкости на поверхность (то есть увеличить площадь поверхности жидкости), надо затратить положительную работу внешних сил ΔA_внеш, пропорциональную изменению ΔS площади поверхности(рис3):

ΔA_внеш = σΔS.

  рис 3.

Коэффициент σ называется коэффициентом поверхностного натяжения (σ > 0). Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения равен работе, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости при постоянной температуре на единицу.

В СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в джоулях на метр квадратный (Дж/м²) или в ньютонах на метр (1 Н/м = 1 Дж/м²). Последняя единица измерения отражает другой физический смысл коэффициента, а именно , как силу, действующую на единицу длины линии, являющейся границей поверхности жидкости.

Смачивание и несмачивание

Вблизи границы между жидкостью и твердым телом нельзя не считаться с силами притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела.

Если эти силы больше сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, то жидкость смачивает поверхность твердого тела. В этом случае жидкость подходит к поверхности твердого тела под некоторым острым углом θ. краевой угол ,образованный касательными к поверхности жидкости и к поверхности твердого тела. Если силы взаимодействия между молекулами жидкости превосходят силы их взаимодействия с молекулами твердого тела, то краевой угол θ оказывается тупым (рис. 4). В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность твердого тела. При полном смачивании θ = 0, при полном несмачивании θ = 180°.

Рис.4.

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются. Визуально легко определить, когда жидкость смачивает твёрдое тело, а когда – нет (демонстрирует кодограмму с выпуклым и вогнутым менисками). При смачивании мениск(от греч. — полумесяц) — искривлённая свободная поверхность жидкости в месте её соприкосновения с поверхностью твёрдого тела,- вогнутый, краевой угол острый(рис 5.а). При несмачивании мениск выпуклый, а краевой угол тупой( рис 5.б).Если жидкость смачивает капилляр, то благодаря действию сил поверхностного натяжения жидкость поднимается на высоту h относительно уровня жидкости в широком сосуде. В случае несмачивания она опускается на высоту h. Эти явления обусловлены действием равнодействующей сил поверхностного натяжения, которая в случае смачивания направлена вверх, а в случае несмачивания – вниз.

Рис 5.а . рис 5.б.

Получим формулу для расчёта высоты поднятия или опускания жидкости в капиллярных трубках. Сила тяжести F_т столба жидкости в капилляре уравновешивается силой поверхностного натяжения F.

F_т=F_н; F_н = σ • 2r; F_т = mg = ρV g = ρrhg. ;

Приравниваем значения сил тяжести и силы поверхностного натяжения, получаем следующее уравнение: σ • 2r = ρrhg. ; откуда

где – σ  коэффициент поверхностного натяжения, r, d – радиус и диаметр капилляра соответственно, ρ,-плотность жидкости.

1 вариант( репродуктивный уровень)

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения»

Цель работы: Обнаружить опытным путем наличие сил поверхностного натяжения, научиться сравнивать силы поверхностного натяжения различных жидкостей, изучить явление смачивания и несмачивания, научиться определять краевой угол в случаях смачивания и несмачивания жидкости

Приборы и материалы: стаканы с холодной водой, мыльный раствор, спирт, кусочек сахара, кусочек мыла, пипетка, тальк, свеча, стеклянная пластина, медная проволока, нить.

Контрольные вопросы:

1.Какие силы называются силами поверхностного натяжения?

2. Почему каждая молекула поверхностного слоя стремится внутрь своей жидкости?

3. Какую форму принимает капля жидкости под действием сил поверхностного натяжения?

4. Какую роль играют силы поверхностного натяжения в природе?

5.Что называется коэффициентом поверхностного натяжения?

6.Запишите единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения .

7. При каких условиях возникает явление смачивания и несмачивания ?

8. Какой угол называется краевым?

Описание и порядок проведения работы :

1. Опыт №1.Для обнаружения сил поверхностного натяжения проведите следующий эксперимент: Изготовьте из медной проволоки кольцо диаметром 2 см, укрепите на нем нить, как показано на рис 1.

. рис.1

Опустите кольцо в мыльный раствор так, чтобы оно было полностью затянуто мыльной плёнкой. Проколите мыльную плёнку острым предметом с одной стороны нити, наблюдайте за поведением нити. Повторите опыт, проколов пленку с другой стороны нити. Сделайте рисунок к опыту №1, укажите направление действия сил поверхностного натяжения

.

2. Опыт №2. Возьмите стакан с холодной водой, насыпьте тальк по поверхности воды очень тонким ровным слоем. Капните с помощью пипетки на середину поверхности каплю спирта. Наблюдайте за поведением частиц талька. Выполните рисунок, на котором укажите направление сил поверхностного натяжения воды и спирта, сравните эти силы, пользуясь таблицей 1 и результатами эксперимента.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей .Таблица 1.

Вещество

Поверхностное натяжение 10^-3 Н/м

Азотнаякислота 70%

59,4

Анилин

42,9

Ацетон

23,7

Бензол

29,0

Вода

72,8

Глицерин

59,4

Нефть

26

Ртуть

465

Сернаякислота 85%

57,4

Спиртэтиловый

22,8

Раствор мыла (в)

40

Эфирэтиловый

16,9

3. Опыт №3.Налейте в стакан чистую воду. Поместите в центр поверхности две спички на небольшом расстоянии друг от друга. Коснитесь кусочком мыла поверхности воды между плавающими спичками. Объясните наблюдаемое явление. На рисунке укажите направление действия сил поверхностного натяжения обычной и мыльной воды. Сравните эти силы, пользуясь таблицей 1 .

4. Опыт №4 . Налейте в стакан чистую воду. Поместите в центр поверхности две спички на небольшом расстоянии друг от друга. Коснитесь кусочком сахара поверхности воды между плавающими спичками. Объясните наблюдаемое явление. На рисунке укажите направление действия сил поверхностного натяжения сладкой и обычной воды. Сравните эти силы и сделайте вывод о различии коэффициентов поверхностного натяжения этих жидкостей

5. Опыт №5.На стеклянную пластинку нанесите каплю воды. Поднимите пластинку до уровня глаз и определите приблизительную величину краевого угла. Смачивает ли вода стекло? Сделайте пояснительный рисунок, на котором отразите приблизительное значение краевого угла.

6. Опыт №6 .Зажгите свечу и нанесите на стекло небольшой тонкий слой парафина. На охлажденную твердую поверхность парафина нанесите каплю воды и определите величину краевого угла. Смачивает ли вода парафин? бланке отчета сделайте. Сделайте пояснительный рисунок, на котором отразите приблизительное значение краевого угла.

7. Сдайте лабораторное оборудование и приведите рабочий стол в порядок.

8.Выполните контрольное задание выданное преподавателем.

9. Сдайте работу преподавателю.

Контрольные задания и задачи.

1. Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как листья других растений роса покрывает тонким слоем?

2. Как объяснить происхождение народной поговорки: «Как с гуся вода»?

3.Почему, прежде чем покрыть штукатурку масляной краской, предварительно производят грунтовку олифой?

4. Почему острые края стекла при нагревании до плавления становятся закругленными?

5. С помощью узкой трубки выдуйте мыльный пузырь и поднесите другой ее конец к пламени горящей свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону?

6. Какая зубная паста лучше — с большим или ма­лым поверхностным натяжением (при прочих равных усло­виях)? Почему}

7.Мыльная пленка, затягивающая отверстие ворон­ки, поднимается вверх, если держать воронку отверстием вниз. Почему?

8.Если мыло уменьшает поверхностное натяжение воды, то почему мы выдуваем мыльные пузыри, а не во­дяные?

9.Вода легче песка. Почему же ветер может поднятъ тучи песка, но очень мало водяных брызг?

10.Почему волейбольная сетка сильно натягивается после дождя?

11.Какую форму принимает вода в бутылке в космическом корабле?

12.После выхода космического корабля на орбиту ока­залось, что в закупоренном чистом стеклянном сосуде с водой весь воздух собрался внутри воды в виде шара. Почему?

13.Приведите примеры проявления капиллярных явлений в природе.

14. Приведите примеры использования капиллярных явлений в быту .

15. Приведите примеры применения капиллярных явлений в технике.

2 вариант(частично- поисковый уровень)

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом капель»

Цель работы: « Научиться определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом капель»

Приборы и материалы: Линейка измерительная, весы, разновесы, пипетка ,стакан химический, стакан с чистой водой, , штангенциркуль или микрометр .

Контрольные вопросы

1.Какие силы называются силами поверхностного натяжения?

2. Объясните причину возникновения сил поверхностного натяжения с молекулярной точки зрения.

3.Как направлена сила поверхностного натяжения?

4. При каких условиях капля жидкости принимает форму шара?

5. Какими физическими явлениями можно объяснить появление радуги.

6. Можно ли принести воду в решете?

7.Что называется коэффициентом поверхностного натяжения с энергетической точки зрения. Запишите единицу измерения коэффициента поверхностного натяжения..

8. Какие явления можно наблюдать на границе жидкости с твердым телом?

9.Какая величина является главной характеристикой явлений смачивания и несмачивания?

10. Под действие какой силы поднимается жидкость в капиллярных трубках

Описание и порядок проведения работы :

1. Для определения поверхностного натяжения воды взвешивают капли, отрывающиеся от капилляра пипетки. На каплю, висящую на конце узкой трубочки, действуют две силы: сила тяжести mg , направленная вертикально вниз, и сила поверхностного натяжения жидкости F, распределенная вдоль границы жидкости с краем трубки и направленная перпендикулярно этой границе. Сила поверхностного натяжения, действующая на каплю можно принять равной F =σ l , где l – длина границы жидкости с отверстием пипетки. Принимая, что l=πd, где d – внутренний диаметр внутренний диаметр трубочки, получаем: σπd=mg(1)

2. Выразите из формулы (1) значение коэффициента поверхностного натяжения.

3. При помощи штангенциркуля измерьте диаметр канала стеклянной пипетки.

4. Используя предложенное оборудование найдите способ определения массы одной капли воды, учитывая, что массу одной капли воды измерить точно с помощью обычных лабораторных весов невозможно.

5. Важным является процесс формирования отдельной капли. Для исключения действия на каплю сил инерции каплю формируют быстро, но на последней стадии формирования (до ее отрыва от пипетки) замедляют процесс. Капля должна оторваться при очень медленном поступлении жидкости.

6. Пользуясь формулой, выведенной в пункте 2 , рассчитайте коэффициент

поверхностного натяжения воды.

7. Напишите отчет в виде таблицы, в которой представьте измеряемые физические

величины и величины, которые можно определить с помощью формул. Коротко

опишите последовательность выполнения эксперимента.

8. Сделайте вывод о проделанной работе

9. Решите контрольную задачу, предложенную преподавателем.

10. Сдайте работу преподавателю.

Контрольные задачи

1.С какой силой действует мыльная пленка на проволоку (рис.3), если длина проволоки 5 см? Какую работу надо совершить, чтобы переместить проволоку на 2 см?

2.Положите на поверхность воды спичку и коснитесь воды кусочком мыла по одну сторону вблизи спички. Объясните наблюдаемое явление. Найдите силу, приводящую спичку в движение, если длина спички 4 см.

3.Какова масса капли воды, вытекающей из пипетки, в момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипетки.

4. Определить поверхностное натяжение масла, плотность которого 0,91 г/см³, если при пропускании через пипетку 4 см³ масла получено 304 капли. Диаметр шейки пипетки 1,2 мм.

5. Какую массу имеет капля воды, вытекающая из стеклянной трубки радиусом 0,5 мм? Считать диаметр капли равным диаметру шейки трубки.

6. Найти высоту столбика воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,5 мм.

7. Соломинка длиной 8 см плавает на поверхности во­ды, температура которой 18 С. По одну сторону от соло­минки наливают мыльный раствор, и соломинка приходит в движение. В какую сторону? Какова сила, движущая со­ломинку?

8. Какую силу надо приложить чтобы с их помощью можно было бы оторвать проволочное кольцо от воды, если диаметр кольца равен б см?

9. Капля воды вытекает из вертикальной стеклянной трубки диаметром 1 мм. Найдите массу капли, если темпе­ратура воды 20 "С.

10. Для определения коэффициента поверхностного на­тяжения жидкости методом отрыва капли получили следу­ющие данные: 318 капель жидкости имеют массу 5 г, диа­метр шейки капли в момент отрыва равен 7 • 10 ^-4 м. Найди­те по этим данным коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

11. С помощью пипетки отмерили 152 капли минераль­ного масла. Их масса оказалась равной 1820 мг. Найдите коэффициент поверхностного натяжения масла, если диа­метр шейки пипетки 1,2 мм.

12. В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м.

Проволочная рамка затянута мыльной пленкой. Какую работу нужно совершить, чтобы растянуть пленку, увеличив ее поверхность на 6,0 см² с каждой стороны?

13. Спирт поднялся в капиллярной трубке на 1,2 см. Найти радиус трубки.

14.Чем объяснить, что соломенная кровля на крыше, состоящая из отдельных стебельков, между которыми име­ется множество скважин, надежно защищает от дождя?

15. Если на поверхности во­ды положить нитку и с од­ной стороны от нее капнуть эфи­ром, то нитка будет переме­щаться. Почему это происходит? В какую сторону перемещается нитка? Коэффициент поверхност­ного натяжения эфира σ = = 0,017 Н/м.

3 вариант (поисковый уровень)

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»

Цель работы ( формулируется самостоятельно)

Пояснения к выполнению лабораторной работы поискового характера.

1.Предложите способы изучения зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры и плотности жидкости на основе теории о капиллярных явлениях».

2.Какое оборудование необходимо для решения выбранной вами задачи.

3. Самостоятельно подберите необходимое оборудование.

4. Составьте план выполнения лабораторной работы и покажите его преподавателю.

5. Выполните лабораторную работу по разработанному плану.

6. Отчет может быть представлен в виде описания полученных результатов и таблицы , в которую должны войти физические величины, измеренные в ходе эксперимента и физические величины вычисленные в процессе проверки того или иного газового закона и графики проверенных в ходе выполнения данной работы зависимостей .

Контрольные задания и задачи:

1. Воздушный пузырек диаметром 0,002 мм нахо­дится в воде вблизи ее поверхности. Определить плот­ность воздуха в пузырьке.

2.Найти массу воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,5 мм.

3. На какую высоту поднимется вода между параллельными пластинками, находящимися на расстоянии 0,2 мм друг от друга?

4. Где выше поднимается вода в капиллярах равного радиуса — у подножия высокой горы или на ее вершине?

5. Сравнить высоты поднятия воды и керосина в капиллярах равного радиуса.

6. Какую работу надо совершить, чтобы надуть мыль­ный пузырь радиусом 4 см? Для мыльного раствора о= =0,04 Н/м.

7. Проволочная рамка затянута мыльной пленкой. Какую работу нужно совершить, чтобы растянуть пленку, увеличив ее поверхность на 6,0 см² с каждой стороны?

8. Ртутный барометр имеет диаметр трубки 3 мм. Какую поправку в показания барометра надо внести, если учитывать капиллярное опускание ртути?

Литература и Интернет- ресурсы

1.http://img-2004-06.photosight.ru/14/521064.jpg

2.Урок «Поверхностное натяжение жидкости» — ПскоВики.mht

3. http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/chapter3/section/paragraph5/theo...

4. http://www.printinginks.de/b_selec0.htm

5. http://www.xenoid.ru/phys_book/content/chapter3/section/paragraph5/theory.php

Приложение №1

Основные единицы физических величин

Величина

Единица измерения

Обозначение

русское название

международное название

русское

международное

Длина

метр

metre (meter)

м

m

Масса

килограмм

kilogram

кг

kg

Время

секунда

second

с

s

Сила тока

ампер

ampere

А

A

Термодинамическая температура

кельвин

kelvin

К

K

Сила света

кандела

candela

кд

cd

Количество вещества

моль

mole

моль

Производные единицы с собственными названиями

Величина

Единица измерения

Обозначение

Выражение

русское название

международное название

русское

международное

Плоский угол

радиан

radian

рад

rad

м·м⁻¹ = 1

Телесный угол

стерадиан

steradian

ср

sr

м²·м⁻² = 1

Температура по шкале Цельсия

градус Цельсия

degree Celsius

°C

°C

K

Частота

герц

hertz

Гц

Hz

с⁻¹

Сила

ньютон

newton

Н

N

кг·м/c²

Энергия

джоуль

joule

Дж

J

Н·м = кг·м²/c²

Мощность

ватт

watt

Вт

W

Дж/с = кг·м²/c³

Давление

паскаль

pascal

Па

Pa

Н/м² = кг·м⁻¹·с⁻²

Световой поток

люмен

lumen

лм

lm

кд·ср

Освещённость

люкс

lux

лк

lx

лм/м² = кд·ср·м⁻²

Электрический заряд

кулон

coulomb

Кл

C

А·с

Разность потенциалов

вольт

volt

В

V

Дж/Кл = кг·м²·с⁻³·А⁻¹

Сопротивление

ом

ohm

Ом

Ω

В/А = кг·м²·с⁻³·А⁻²

Электроёмкость

фарад

farad

Ф

F

Кл/В = кг⁻¹·м⁻²·с⁴·А²

Магнитный поток

вебер

weber

Вб

Wb

кг·м²·с⁻²·А⁻¹

Магнитная индукция

тесла

tesla

Тл

T

Вб/м² = кг·с⁻²·А⁻¹

Индуктивность

генри

henry

Гн

H

кг·м²·с⁻²·А⁻²

Электрическая проводимость

сименс

siemens

См

S

Ом⁻¹ = кг⁻¹·м⁻²·с³А²

Радиоактивность

беккерель

becquerel

Бк

Bq

с⁻¹

Поглощённая доза ионизирующего излучения

грэй

gray

Гр

Gy

Дж/кг = м²/c²

Эффективная доза ионизирующего излучения

зиверт

sievert

Зв

Sv

Дж/кг = м²/c²

Активность катализатора

катал

katal

кат

kat

моль·с⁻¹

Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица измерения

Международное название

Обозначение

Величина в единицах СИ

русское

международное

минута

minute

мин

min

60 с

час

hour

ч

h

60 мин = 3600 с

сутки

day

сут

d

24 ч = 86 400 с

градус

degree

°

°

(π/180) рад

угловая минута

minute

′

′

(1/60)° = (π/10 800)

угловая секунда

second

″

″

(1/60)′ = (π/648 000)

литр

litre (liter)

л

l, L

1/1000 м³

тонна

tonne

т

t

1000 кг

непер

neper

Нп

Np

бел

bel

Б

B

электронвольт

electronvolt

эВ

eV

≈1,6021773310^-19 Дж

атомная единица массы

unified atomic mass unit

а. е. м.

u

≈1,660540210^-27 кг

астрономическая единица

astronomical unit

а. е.

ua

≈1,4959787069110¹¹ м

морская миля

nautical mile

миля

1852 м (точно)

узел

knot

уз

1 морская миля в час = (1852/3600) м/с

ар

are

а

a

10² м²

гектар

hectare

га

ha

10⁴ м²

бар

bar

бар

bar

10⁵ Па

ангстрем

ångström

Å

Å

10⁻¹⁰ м

барн

barn

б

b

10⁻²⁸ м²

Приложение №2

Приставки СИ для образования кратных и дольных единиц

Наименование
приставки

Множитель

Обозначение

экса

10¹⁸

E

Э

пета

10¹⁵

P

П

тера

10¹²

T

T

гига

10⁹

G

Г

мега

10⁶

M

М

кило

10³

к

к

гекто

10²

h

г

дека

10¹

da

да

деци

10^-1

d

д

санти

10^-2

с

с

милли

10^-3

m

м

микро

10^-6

m

мк

нано

10^-9

n

н

пико

10^-12

p

п

фемто

10^-15

f

ф

атто

10^-18

a

a

Обратите внимание на ПОХОЖИЕ русские приставки:
м (милли, 10^-3) — М (мега, 10⁶)
п (пико, 10^-12) — П (пета, 10¹⁵)
г (гекто, 10²) — Г (гига, 10⁹)

Примеры использования таблицы:
1) 5,2 Мм = 5,2•10⁶ м = 5,2•10³ км = 5200 км
2) 1,8 нм = 1,8•10^-9 м = 1,8•10^-6 мм = 1,8•10^-3 мкм

Приложение №3

Основные физические постоянные

Скорость света в вакууме с = 2,998 · 10⁸ м/с

Гравитационная постоянная G = 6,67 · 10^-11 м³/(кг · с²)

Число Авогадро N_A = 6,02 · 10²³ моль^-1

Постоянная Больцмана k = 1,38 · 10^-23 Дж/К

Элементарный заряд e = 1,6 · 10^-19 Кл

Электрическая постоянная ε₀ = 8,85 · 10^-12 Ф/м

Магнитная постоянная μ₀ = 1,26 · 10^-6 Гн/м

Постоянная Планка h = 6,62 · 10^-34 Дж · с

Масса покоя электрона m_e = 9,1 · 10^-31 кг

Масса покоя протона m_p = 1,6726 · 10^-27 кг

Масса покоя нейтрона m_n = 1,6749 · 10^-27 кг

Универсальная газовая постоянная R = kN_A = 8,31 Дж/(моль · К)

Постоянная Фарадея F = eN_A = 9,6 · 10⁴ Кл/моль

Атомная единица массы 1 а. е. м. = 1,66 · 10^-27 кг

Электронвольт 1 эВ = 1,6 · 10^-19 Дж