Ультразвуковые стиральные устройства (УСУ)

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

В последнее время ультразвуковые стиральные машины завоевывают все большую популярность. Легкие, беззвучные, не занимают много места, не требуют врезки в водопровод — они идеально подходят для людей, часто путешествующих, для дачников и студентов. УСУ состоит из источника питания, излучателя ультразвуковых колебаний и соединительного кабеля. Для стирки излучатель помещается в середину емкости с моющим раствором и текстильными изделиями, где он и возбуждает ультразвуковые колебания. Эффект удаления пятен обусловлен кавитацией — образованием в растворе огромного количества микроскопических пузырьков, заполненных газом, паром и их смесью, эти пузырьки возникают при прохождении акустической волны во время полупериода разрежения. Под действием перепада давления при появлении и «схлопывании» пузырьков нарушается сцепление загрязненных микрочастиц с волокнами изделий и облегчается их удаление поверхностно-активными веществами моющего раствора стирального порошка или мыла. Под действием ультразвуковых колебаний слой жидкости, который максимально близко находится к ткани (приповерхностный слой), приобретает определенные свойства — его скорость значительно увеличивается. Это активно помогает моющему средству, растворенному в воде, более глубоко проникать в структуру ткани, а значит, эффективно отстирывать ткань. При механической же стирке скорость приповерхностного слоя жидкости относительно ткани приближается к нулю. Кроме того, ультразвук обладает дезинфицирующим действием, а также удаляет неприятные запахи. После включения в воде или на воздухе устройства не подают никаких видимых для человека признаков работы. Но если положить ультразвуковой генератор на ладонь, можно почувствовать небольшую вибрацию. Это ощущение сугубо индивидуально, так как не все люди одинаково воспринимают звуковые частоты и колебания.

Вопросы и задания

1. В чем отличие ультразвука от звуковых волн, воспринимаемых человеком?

2. Что называют кавитанционным пузырьком? Какой эффект получается при «схлопывании» кавитанционных пузырьков?

3. Почему излучатель ультразвуковых колебаний имеет чаще всего форму шара или диска?

4. Попробуйте объяснить, зачем на блоках питания установлены светодиодные индикаторы.

Задание 3: Текст по разделу «Механика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задания на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний.

Ау, вы меня слышите?

В 1938 г. американские исследователи Г. Пирс и Д. Гриффин, применив специальную аппаратуру, установили, что великолепная ориентировка летучих мышей в пространстве связана с их способностью воспринимать эхо. Оказалось, что во время полета мышь излучает короткие ультразвуковые сигналы на частоте около 8·10⁴ Гц, а затем воспринимает эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых. Гриффин назвал способ ориентировки летучих мышей по ультразвуковому эху эхолокацией.

Ультразвуковые сигналы, посылаемые летучей мышью в полете, имеют характер очень коротких импульсов – своеобразных щелчков. Длительность каждого такого щелчка (1–5)·10^–3 с, ежесекундно мышь производит около десяти таких щелчков.

Американские ученые обнаружили, что тигры используют для коммуникации друг с другом не только рев, рычание и мурлыканье, но также и инфразвук. Они проанализировали частотные спектры рычания представителей трех подвидов тигра – уссурийского, бенгальского и суматранского – и обнаружили в каждом из них мощную низкочастотную компоненту. По мнению ученых, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 километров, поскольку распространение инфразвуковых сигналов менее чувствительно к помехам, вызванным рельефом местности.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задания

1. В чем отличие ультразвука и инфразвука от звуковых волн, воспринимаемых человеком?

2. Почему Г. Пирс и Д. Гриффин назвали способ ориентировки летучих мышей эхолокацией? Где еще используется подобный принцип обнаружения объекта?

3. Объясните своими словами, как вы понимаете словосочетание «частотные спектры».

4. Почему инфразвук, в отличии от обычного звука, позволяет тиграм общаться на столь далеких расстояниях? Какие известные вам свойства волн проявляются в данном случае?

Билет 22

Звуки

Задумайтесь о происхождении звуков – вот стукнула дверь, ударили кулаком по столу, проехала машина, стучат каблучки по полу. Звук всегда вызывается каким-либо механическим движением. Доски, стол, стены, большинство других предметов от толчков не приходят в видимое движение, если только они не очень сильны. Но они способны несколько прогибаться, и в результате возникает их лёгкое движение вперёд-назад (вибрация). Хорошо иллюстрирует природу колебаний туго натянутая струна или резиновый шнур. Предположим, что мы оттянули середину струны гитары из нормального положения. Струна натягивается, и, когда мы её отпустим, она вернётся назад, но в момент возвращения в своё нормальное положение она будет двигаться. Продолжая движение, постепенно замедляясь, она остановится, но уже по другую сторону от своего первоначального положения. Теперь струна снова натянута и должна двигаться назад. Со временем, после многих таких колебаний струна вернётся в состояние покоя.

Подобным способом происходят колебания в твёрдых упругих предметов, если какой-то участок тела толкнуть и вывести из нормального состояния. Колебания одной части предмета оказывают влияние на остальные части. Колеблющиеся участки тянут и толкают соседние, а те тоже начинают колебаться. В свою очередь, они приводят в движение окружающие их участки и т.д. Таким образом, колебания, созданные в одной точке тела, передаются другим его точкам по всем направлениям, так что через какое-то время колеблются все точки внутри сферы с центром в источнике колебаний. Так распространяется звуковая волна в твёрдом материале.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.Одинакова ли скорость распространения звука в различных твердых материалах?

2.Только ли в твердых материалах распространяется звук?

3. Можно ли на Земле услышать гул двигателя космического корабля, пролетающего в открытом космосе?

4. Получите звуковые колебания на одном из физических приборов.

О природе теплоты

Задумывались ли над тем, как тепло проникает через твёрдые тела? Почему испарение приводит к охлаждению?

Молекулы веществ находятся в непрерывном движении и всё время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны передвигаться на большие расстояния, причём в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях. В твёрдом теле молекулы только совершают колебания вблизи определённых мест. Чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела. При передаче тепла через твёрдый материал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха, а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, когда пища в кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Движение молекул горящего газа намного быстрее, чем у предметов с нормальной температурой. Эти быстрые молекулы сталкиваются с молекулами металла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее. Затем, в свою очередь, начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних слоях металла и так от молекулы к молекуле быстрое колебательное движение распространяется через металл и достигает содержимого кастрюли.

А почему происходит охлаждение, когда вода или другая жидкость испаряется? Жидкости отличаются от твёрдых тел тем, что молекулы в них могут вырываться из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных сил уже не хватает, чтобы удерживать молекулу в одном определённом положении, как это имеет место в твёрдых телах. Но силы притяжения в жидкости ещё достаточно велики, чтобы удерживать молекулы все вместе в объёме жидкости, налитой в сосуд. Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с другом. Может случиться, что молекула, находящаяся недалеко от поверхности, получит при соударении настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух. Происходит процесс испарения. В жидкости остаются более медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.Что вы чувствуете, когда протираете кожу своей руки спиртом?

2.При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее — в сырую погоду или в сухую?

3.Когда быстрее растает кусочек льда — закутанный в теплый шарф или положенный на тарелку?

4.Каков принцип работы холодильника?

Задание 3: Текст по разделу «Молекулярная физика и термодинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или повседневной жизни. Задания на понимание физических терминов, определение явления или его признаков, объяснение явления при помощи имеющихся знаний.

Пузыри

Вам наверняка приходилось наблюдать за пузырями, которые образуются на поверхности пенных растворов, при выдувании из трубочки специальных растворов. Какой они формы? Долго они живут или быстро исчезают? Большие они или маленькие?

Ведь вы наверняка наблюдали, как иголка или, например, скрепка или лезвие может держаться на поверхности воды. Надо сделать это – только очень осторожно: положить эти предметы строго горизонтально, стоит только опускать эти предметы наклонно, как они сразу идут ко дну. Значит, в первом случае что-то поддерживало их, но что?

Молекулы, расположенные не очень близко друг к другу, притягиваются. В твёрдых телах межмолекулярные силы притяжения настолько велики, что надо приложить очень большое усилие для расщепления молекул и разделения твёрдого предмета на части.

В жидкостях притяжение не настолько сильное, но оно существует и вполне ощутимо. Наблюдая капли росы, вы замечали их округлую форму? А капля воды, растекаясь по ровной поверхности, образует круг, а в центре приподнятый холмик. Несомненно, существует какое-то притяжение между молекулами воды, которое заставляет их собираться в единое целое. Силы притяжения сближают молекулы, находящиеся на внешней поверхности, как можно ближе к центру капли. В результате поверхность служит как бы плёнкой, стягивающей всю массу жидкости. Говорят, что жидкость обладает поверхностным натяжением.

Пузыри тоже образуются за счёт сил поверхностного натяжения. Добавление в воду моющих средств, например мыла, ослабляет силы притяжения. На поверхности такого раствора уже практически невозможно удержать лёгкие предметы.

Пусть сначала поверхностное натяжение велико, как в случае чистой водой. Наружный слой воды давит на воздух и сжимает его. Сжатый воздух пытается прорваться через плёнку и, в конце концов, прорывает её в каком-либо слабом месте – пузырь лопается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.Каким образом некоторые насекомые, например водомерки (см. рис), удерживаются на воде и даже используют силы поверхностного натяжения для того, чтобы двигаться?

2.Почему пузырь имеет всегда шарообразную форму?

3.Зависят ли силы поверхностного натяжения от температуры?

4.Как можно измерить силу поверхностного натяжения?

18

Задание 3: Текст по разделу «Молекулярная физика и термодинамика», содержащий описание опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-05-30; просмотров: 603.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...