При движении тележки нить отклоняется, потому, что действующие на груз сила тяжести mg и сила натяжения нити T ориентируются так, что их равнодействующая обеспечивает грузу ускорение, равное ускорению тележки.
Спроецируем это уравнение на оси координат.
На ось OХ: ma= Tsinα. (1)
На ось OY: mg = Tcosα. (2)
Разделим обе части друг на друга: a/g = sinα/cosα = tgα. (3)
Отсюда находим угол отклонения груза:
α = arc tg (a/g) = arc tg (2/10) = arc tg(1/5) = 0,1974 радиан или
11,31 градуса.
Из уравнения (3) a = g*tgα.
Уравнения (1) и (2) возведём в квадрат.
m²a²= T²sin²α.
m²g² = T²cos²α. Сложим их.
m²(a² + g²) = T²(sin²α + cos²α) = T².
Отсюда Т= m√(a²+ g²). Заменим a = g*tgα.
Т= m√(g²*tg²α+ g²) = mg√(1 + tg²α). Подставим известные значения.
Т = 1*10*√(1 + (1/5)²) = 10√26/5 = 2√26 ≈ 10,198 Н.
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа