q = ο * S = 1,5*10⁻⁶ Кл/м² * 200*10⁻⁴ м² = 3,0*10⁻⁸ Кл - заряд конденсатора, он остается постоянным т. к. конденсатор отключен от источника питания
C = q / U => C₁ = q / U₁ = 3,0*10⁻⁸ Кл / 600 В = 5,0*10⁻¹¹ Ф = 0,05 нФ - электроемкость до заполнения
C₂ = q / U₂ = 3,0*10⁻⁸ Кл / 300 В = 1,0*10⁻¹⁰ Ф = 0,10 нФ - электроемкость после заполнения
C = ε * ε₀ * S / d = q / U₁ => d = U₁ * ε₀ * S / q, ε = 1 - вакуум, воздух
d = 600 В * 8,85*10⁻¹² Ф/м * 200*10⁻⁴ м² / 3,0*10⁻⁸ Кл = 3,54*10⁻³ м = 3,54 мм - расстояние между пластинами
ε = q * d / (ε₀ * S * U₂) = 3,0*10⁻⁸ Кл * 3,54*10⁻³ м / (8.85*10⁻¹² Ф/м * 200*10⁻⁴ м² * 300 В) = 2,0 - диэлектрическая проницаемость
E₁ = U₁ / d = 600 В / 3,54*10⁻³ м = 1,69*10⁵ В/м - напряженность поля до заполнения
E₂ = U₂ / d = 300 В / 3,54*10⁻³ м = 8,47*10⁴ В/м - напряженность поля после заполнения
Средняя скорость автомобиля равна:
Vср.=(S1+S2)/(t1+t2)
Расстояние первой части пути, проехавшего автомобиля составляет: S=V*t
S1=4v/5*t1=4v*t1/5
Расстояние второй части пути, проехавшего автомобиля составляет:
S2=2v*t2
А так как средняя скорость на всём пути равна 2v, составим уравнение:
(4v*t1/5+2v*t2)/(t1+t2)=v
4v*t1/5+2v*t2=v*(t1+t2) приведём уравнение к общему знаменателю 5
4v*t1+5*2v*t2=5*v*(t1+t2)
v*(4t1+10t2)=v*(5t1+5t2) Разделим левую и правую части уравнения на (v)
4t1+10t2=5t1+5t2
4t1-5t1=5t2-10t2
-t1=-5t2 умножим левую и правую части уравнения на (-1)
t1=5t2
Отсюда следует, что соотношение времени равно:
t1/t2=1/5