№1.
По формуле потенциальной энергии , где g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с² ≈ 10 м/с²), h - высота (м), m - масса тела (кг). Массу расписываем как
, где p - плотность тела (кг/м³), V - объём тела (м³). Тогда подставив в формулу потенциальной энергии получим:
. Объём стержня представляется как объём цилиндра т.е.
, где S - площадь основания (площадь поперечного сечения) (м²), l - длина стержня (м). Тогда подставив в выше выведеную формулу потенциальной энергии получим:
. Из данной формулы выражаем высоту:
. В системе СИ: 10 мм² = 10*10⁻⁶ м²; плотность стали р = 7800 кг/м³. Подставляем численные значения и вычесляем:
.
Относительное удлинение будет разница между найденой высотой и самой длино стержня т.е. тогда относительное удлинение
ответ: Относительное удлинение Δl = 26,78 метров.
№2.Решение во вложении..!
№1.
По уравнению Эйнштейна
, где V - частота излучения (Гц), h - постоянная планка (h = 6,62*10⁻³⁴ Дж*с),
- работа выхода (Дж),
- максимальная энергия излучения (Дж). Из данной формулы выражаем находимую кинетическую энергию:
. В системе СИ: 4,4 эВ = 4,4*1,1*10⁻¹⁹ Дж = 7,04*10⁻¹⁹ Дж. Подставляем численные данные и вычисляем:
(Дж)
ответ: Кинетическая энергия равна 390,16*10⁻¹⁹ Джоуль.
№2.
По формуле фотоэффекта (из закона сохранения энергии)
, где m - масса частицы (кг),
- скорость частицы (м/с), e - заряд электрона (e = 1,6*10⁻¹⁹ Кл), U₃ - запирающие напряжение т.е. напряжение при котором ток полностью прекращается (В). Выражение:
есть кинетическая энергия т.е.
. В задаче №1 если взглянуть есть формула полученная в ходе преобразования (кинетической энергии) ⇒
. Тогда кинетическую энергию расписываем как:
. Отсюда выражаем находимое напряжение:
.
Работой выхода называют красной границей фотоэффекта, при котором имеется предельно низкая частота
или максимальная длина волны
⇒ определяем по формуле:
. Данную формулу подставляяем в формлу определения запирающего напряжения:
6,2*10⁻⁵ см = 6,2*10⁻⁸ м; 330 нм = 33*10⁻⁸ м. Подставляем численные данные и вычисляем:
№3.
Фототок насыщения, это явление возникающее при исчерпывании ресурса свободных зарядов. То есть, имея фотоны с энергией выше красной границы, мы можем получать фотоэлектроны в количестве 1 к 1-му, повышая поток фотонов, до тех пор, пока электроны готовые выйти не исчерпаются. Дальнейшее повышение потока фотонов (мощности излучения), не приведёт к росту потока электронов (фототока). Остальное просто:
n - число фотонов за время t то есть поток фотонов и он численно равен потоку фотоэлектронов
умножая на заряд e обе части, в левой получим ток:
и переходя к заданным величинам:
В системе СИ: 0,36 мкм = 0,36*10⁻⁶ м; 5 мкВт = 5*10⁻⁶ Вт. Подставляем численные данные и вычисляем: