На шарик воднородно электрическом поле действуют три силы:
сила тяжести Fт, действующая вертикально вниз, электрическая сила Fe, действующая вдоль силовых линий поля, и сила натяжения нити Т, действующая вертикально вверх. Условие равновесия шарика:
Fт+Fе=T;
mg+Eq=T здесь
m - масса шарика, кг
g - вектор ускорения свободного падения, g≅10 м/с^2
E - вектор напряженности электрического поля, В/м
q - электрический заряд шарика, Кл
Т - вектор силы натяжения нити, Н
Т.к. все силы действуют вдоль одной и той же прямой, то переходим от векторных величин к скалярным.
T = mg - Eq
Знак "-" перед модулем электрической силы потому, что по условию заряд отрицательный по величине.
Переведем необходимые величины в систему СИ:
m=2 г=2*10^(-3) кг;
E=1 МВ/м=10^(6) В/м;
q=10 нКл=10*10^(-9) Кл,
и подставим данные в формулу:
T=2*10^(-3)*10-1*10(6)*10*10^(-9)=2*10(-2) - 10^(-2)=10^(-2)=0.01 Н =10 мН
Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
(1)
(2)
кг (3)
(4)
(5)
кг
Т = 10 мН
Объяснение:
На шарик воднородно электрическом поле действуют три силы:
сила тяжести Fт, действующая вертикально вниз, электрическая сила Fe, действующая вдоль силовых линий поля, и сила натяжения нити Т, действующая вертикально вверх. Условие равновесия шарика:
Fт+Fе=T;
mg+Eq=T здесь
m - масса шарика, кг
g - вектор ускорения свободного падения, g≅10 м/с^2
E - вектор напряженности электрического поля, В/м
q - электрический заряд шарика, Кл
Т - вектор силы натяжения нити, Н
Т.к. все силы действуют вдоль одной и той же прямой, то переходим от векторных величин к скалярным.
T = mg - Eq
Знак "-" перед модулем электрической силы потому, что по условию заряд отрицательный по величине.
Переведем необходимые величины в систему СИ:
m=2 г=2*10^(-3) кг;
E=1 МВ/м=10^(6) В/м;
q=10 нКл=10*10^(-9) Кл,
и подставим данные в формулу:
T=2*10^(-3)*10-1*10(6)*10*10^(-9)=2*10(-2) - 10^(-2)=10^(-2)=0.01 Н =10 мН