α ≈ 2°, T ≈ 4,9 мН
Объяснение:
Дано:
σ = 30 мкКл/м² = 3·10⁻⁵ Кл/м²
m = 0,5 г = 5·10⁻⁴ кг
q = 0,1 нКл = 10⁻¹⁰ Кл
g = 9,8 м/с²
ε₀ = 8,85·10⁻¹² Ф/м
Найти: T, α.
Напряжённость электрического поля бесконечной плоскости:
E = σ/(2ε₀).
Сила электростатического отталкивания между плоскостью и шариком:
F = q·E = q·σ/(2ε₀) = qσ/(2ε₀)
Согласно второму закону Ньютона:
х: F - T·sin α = 0
y: T·cos α - mg = 0
T·sin α = F (1)
T·cos α = mg (2)
Найдём угол α. Для этого поделим (1) на (2): tg α = F/mg.
α = arc tg F/mg = arc tg (qσ/(2ε₀))/mg = arc tg qσ/(2ε₀mg) =
arc tg 10⁻¹⁰·3·10⁻⁵/(2·8,85·10⁻¹²·5·10⁻⁴·9,8) = arc tg 10⁻¹⁰·3·10⁻⁵/(2·8,85·10⁻¹²·5·10⁻⁴·9,8) = arc tg 3/(8,85·9,8) ≈ 2°
Найдём силу натяжения нити T из (2): T = mg/cos α =
5·10⁻⁴·9,8/cos 2° ≈ 4,9·10⁻³ Н = 4,9 мН.
первый всего часа и каждые пол часа уменьшал скорость на 0,5км/ч, значит он:
(T1) 0.5ч со скоростью (V1) 6км:ч
(T2) 0.5ч со скоростью (V2) 5.5км:ч
(T3) 0.5ч со скоростью (V3) 5км:ч
(T4) 0.5ч со скоростью (V4) 4.5км:ч
Найдём расстояние:
S1 = T1*V1 = 0.5*6 = 3
S2 = T2*V2 = 0.5*5.5 = 2.75
S3 = T3*V3 = 0.5*5 = 2.5
S4 = T4*V4 = 0.5*4.5 = 2.25
Теперь нужно найти среднюю скорость первого туриста:
Формула средней скорости:
Vср = (S1+S2...+Sn)/(T1+T2...+Tn)
Подставим числа:
Vср = (3+2.75+2.5+2.25)/(0.5+0.5+0.5+0.5) = 10.5/2 = 5.25км:ч
Средняя скорость и есть скорость второго туриста (т.к. если бы первый шёл весь путь со средней скоростью и не уменьшал её, то он бы сделал это за такое же время если бы шёл как сказано в задаче)
ответ: V2 = 5.25 км:ч