Дано:
ф1 - ф2 = - 1 В
q = 1,6*10^(-19)
Wp - ?
Сказать о том, какая именно потенциальная энергия у протона при данных условиях задачи, нельзя. Поскольку потенциальная энергия заряда - это произведение заряда и потенциала:
Wp = q*ф
Но в условиях дана лишь разность потенциалов. Поэтому можно сказать лишь то, насколько изменилась потенциальная энергия протона.
Разность потенциалов (ф1 - ф2) - это отношение работы поля к заряду:
(ф1 - ф2) = A/q => U = A/q, значит, работа - это произведение разности потенциалов и заряда:
А = qU. Но работа - это также изменение потенциальной энергии электростатического поля, взятое со знаком "минус":
A = -ΔW
Минус потому, что протон - это положительно заряженная частица, и поле, получается, производит отрицательную работу, пытаясь притянуть протон. По аналогии с силой тяжести: кран поднимает плиту - сила тяжести производит отрицательную работу, трос крана рвётся, плита летит вниз - сила тяжести производит положительную работу. Положительную работу электростатическое поле совершает, когда притягивает электрон - отрицательно заряженную частицу. Вернёмся к формуле:
A = -ΔW
qU = -ΔW
1,6*10^(-19) * (-1) = -ΔW
-(1,6)*10^(-19) = -ΔW | * (-1)
1,6*10^(-19) = ΔW - потенциальная энергия изменилась на значение элементарного заряда. Сократив минусы в выражениях, получили положительное изменение - энергия увеличилась, что не противоречит физическому смыслу: переместившись в точку с большим потенциалом, заряд приобрёл большую энергию (по аналогии с силой тяжести: поднявшись выше в небо, самолёт приобретает большую потенциальную энергию).
В заключение. Когда электростатическая сила совершает отрицательную работу, это значит, что положительную работу совершает какая-то другая сила - сторонняя. Опять же: когда плита поднимается над земной поверхностью, то сила тяги крана совершает положительную работу, а Земля - отрицательную. Сила тяги крана - сторонняя.
ответ: ΔW = 1,6*10^(-19).
n₂ = 5 с⁻¹
n₃ = 7 c⁻¹
N = 14
β - ?
Δt₁ - ?
Δt₂ - ?
N = 14 => φ = 2*π * 14 = 28*π рад
уравнение равноускоренного движения по окружности
φ = φ₀ + ω₀*Δt + β*Δt²/2
φ₀ = 0
ω₀ = 2*π*n₁ = 2*π*2 с⁻¹ = 4*π рад/с
ω₁ = 2*π*n₂ = 2*π*5 с⁻¹ = 10*π рад/с
β = Δω / Δt = (ω₁ - ω₀) / Δt = (10*π рад/с - 4*π рад/с) / Δt = 6*π рад/с / Δt
28*π = 4*π*Δt₁ + 6*π*Δt₁² / (2*Δt₁)
28*π = 4*π*Δt₁ + 3*π*Δt₁
7*π*Δt₁ = 28*π
Δt₁ = 4 с - время за которое частота возросла от 2 с⁻¹ до 5 с⁻¹
β = 6*π рад/с / 4 с = 1,5*π рад/с² - угловое ускорение
ω₂ = 2*π*n₃ = 2*π*7 с⁻¹ = 14*π рад/с
β = (ω₂ - ω₁) / Δt₂ => Δt₂ = (ω₂ - ω₁) / β
Δt₂ = (14*π рад/с - 10*π рад/с) / 1,5*π рад/с² = 4*π рад/с / 1,5*π рад/с² ≈ 2,7 с - время за которое частота возросла от 5 с⁻¹ до 7 с⁻¹