Билет № 4. 1. Масса. Сила. Второй закон Ньютона

1. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции сил.

Действие одного тела на другое, вызывающее ускорение, называется силой. Сила – это причина изменения скорости движения. Различные опыты показывают, что если на разные тела действуют одна и та же сила, то величина, равная произведению массы тела на его ускорение, остаётся одной и той же. Это и позволило Ньютону сформулировать важнейший закон движения, называемый 2 законом Ньютона.

Второй закон Ньютона – основной закон динамики. Этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета. Приступая к формулировке второго закона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины – масса тела m и сила а также способы их измерения. Первая из этих величин – масса m – является количественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагирует на внешнее воздействие. Вторая – сила – является количественной мерой действия одного тела на другое.

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. Это и есть второй закон Ньютона. F = m·a

Он позволяет вычислить ускорение тела, если известна его масса m и действующая на тело сила : ускорение, сообщенное телу, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела. a=F/m

В Международной системе (СИ) за единицу силы принимается сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с². Эта единица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталон силы.

Если на тело одновременно действуют несколько сил , то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил. Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу сил называется результирующей силой.

Сложение сил.Силы складываются по правилу сложения векторов (следствие опыта). Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу сил, называется равнодействующей или результирующей.

2. Электрический ток в электролитах.

Электролитами являются растворы солей, кислот и щелочей. Заряженные частицы образуются в результате электролитической диссоциации. Молекулы растворяемых веществ распадаются на ионы. В отсутствии внешнего электрического поля все частицы находятся в хаотическом тепловом движении. Если ионы находятся во внешнем поле, то начинается их упорядоченное движение двумя встречными потоками: положительные ионы устремляются к катоду, отрицательные- к аноду. Суммарный ток через раствор складывается из обоих потоков.

Закон электролиза (закон Фарадея).

Явление электролиза сопровождает прохождение эл.тока через жидкость;
Электролиз - это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты.
Положительно заряженные анионы под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду, а отрицательно заряженные катионы - к положительному аноду.
На аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны ( окислительная реакция )
На катоде положительные ионы получают недостающие электроны ( восстановительная реакция ).

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна суммарному заряду всех ионов, прошедших через электролит. m=kq=kIt, где k- электрохимический эквивалент вещества.

Второй закон Фарадея устанавливает связь между химическим и электрохимическим эквивалентами вещества: k=M/(F·Z), где M- молярная масса вещества, Z- валентность вещества, F- постоянная Фарадея. F=9,65 ·10⁴ Кл/моль.

Применение электролиза
-получение чистых металлов (очистка от примесей);
-гальваностегия, т.е. получение покрытий на металле ( никелирование, хромирование и т.д. );
-гальванопластика, т.е. получение отслаиваемых покрытий ( рельефных копий).

В основе принципа действия различных типов аккумуляторов лежит явление электролиза
Аккумулятор – прибор для накопления электрической энергии с целью её дальнейшего использования.
Аккумулятор можно изготовить аналогично гальваническому элементу, использовав для этой цели две свинцовые пластины, погруженные в раствор содержащий одну часть серной кислоты на пять частей воды. Для зарядки аккумулятора соединяют последовательно два таких элемента и амперметр и пропускают через них ток.
Как только через аккумулятор начинает идти ток, возле катода возникают пузырьки водорода. На аноде, как следовало ожидать, освобождается кислород.
Однако его выделением дело не ограничивается. Пластина анода постепенно приобретает темно-коричневый цвет вследствие образования на ее поверхности перекиси свинца (PbO₂) за счет того, что некоторое количество кислорода соединяется химически с материалом пластины. При образовании PbO₂ ток зарядки падает, указывая на возрастание сопротивления аккумулятора. Когда аккумулятор зарядится полностью, присоединяемый к нему вольтметр покажет напряжение несколько более 2 вольт.
В сущности, процесс зарядки состоит в том, что две одинаковые вначале пластиныаккумулятора вследствие электролиза становятся разными; одна из них, по-прежнему остаётся свинцовой (-), а материал другой превращается в перекись свинца (+).