【Q&A】离心势能和转动动能傻傻分不清,学物理竞赛的你也会这样吗?

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物理竞赛同学们在刷竞赛题的时候,总会碰到不同的问题。本期Q&A中,有同学问到了气团的质心动能问题,有同学不是很理解相对论中固有时和固有长度的判断,有同学在做题时问到了自由能。那么这些问题你是否也遇到过呢?

学习问题-1

Q:在真空中有个质量为M的试管,它被质量为m的隔板等分为两部分隔板封闭的那部分有质量为n mol温度为T摩尔质量μ的单原子分子理想气体.放开隔板后,隔板无摩擦地直立向上移动。在隔板离开试管顶端后气体方始从试管逸出,设隔板开始运动时试管静止试求试管的最终速度,设重力可忽略,设气体隔板、试管三者之间的热量交换可忽略,设在隔板离开试管前,气体经历准静态过程。(集萃新版热学第三章p358) 老师请问为什么在处理时视为气团和试管共速,而不是计算气团质心速度并考虑膨胀时气体的资用能?

A:气团的质心动能在宏观上视为与试管共速,相对质心动能包含在了气体内能中(或者说就是气体的内能)

学习问题-2

Q:相对论中固有时和固有长度的判断,概念我反复看了几遍,题目答案也能看懂,但自己判断γ乘除就是错。怎么办啊?

A : 固有时是某个参考系中这两个事件发生在同一地点,这个参考系的时间,固有长度是在相对自己静止的参考系中的长度。

学习问题-3

Q:那个自由能F是什么,为什么等温过程dF=dW

A:这里的自由能为亥姆霍兹自由能,定义式为F=U-TS,等温过程下dU=0,dF=dU-TdS=dU-dQ=dW

学习问题-4

Q:大神求问,这一步怎么得出的?

A:就是把N往T所在的那条线上做投影,积分很容易得到。2T=定积分(0到π/2)2NrcosΘdΘ=2Nr。

学习问题-5

Q : 两种计算方法结果为什么不一样?

A : 第一种做法得到的结果是对的,即用受力做是没问题的。第二种虚功的做法,你那么写,相当于虚位移后改变了原来的带电体系,所求的力当然不是原有的力。

学习问题-6

Q : 离心势能和转动动能有什么区别和联系?什么时候用哪个?像UPhO第二题答案就不怎么懂,我好像用的是离心势能,不知道对不对呢~

A : 离心势能做法是在转动系中,转动动能做法是直接在地面系中做,两种做法都是对的!

好啦~今天的答疑时间到这里就结束了~

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