М
Молодежь
К
Компьютеры-и-электроника
Д
Дом-и-сад
С
Стиль-и-уход-за-собой
П
Праздники-и-традиции
Т
Транспорт
П
Путешествия
С
Семейная-жизнь
Ф
Философия-и-религия
Б
Без категории
М
Мир-работы
Х
Хобби-и-рукоделие
И
Искусство-и-развлечения
В
Взаимоотношения
З
Здоровье
К
Кулинария-и-гостеприимство
Ф
Финансы-и-бизнес
П
Питомцы-и-животные
О
Образование
О
Образование-и-коммуникации
VictoriaStyle
VictoriaStyle
02.08.2020 11:20 •  Физика

Определить величину силы, действующей на тело, в точке с координатами r (x, y) по заданной зависимости потенциальной энергии от координат Wp= k ln (x2+y2). Исходные данные: k=3·10-6 Н·м2, x=3,0см, y=4см

👇
Ответ:
savitar228
savitar228
02.08.2020
Чтобы определить величину силы, действующей на тело в данной точке с координатами (x, y), мы можем использовать формулу связи между потенциальной энергией и силой:

F = -∇Wp,

где F - векторная сила, действующая на тело, Wp - потенциальная энергия, ∇ - градиентный оператор (оператор набла).

В нашем случае, задана зависимость потенциальной энергии Wp = k ln(x^2 + y^2), где k = 3·10^(-6) Н·м², x = 3,0 см, y = 4 см.

Пошаговое решение:

1. Переведем значения x и y из сантиметров в метры:
x = 3,0 см = 3,0 * 10^(-2) м = 0,03 м,
y = 4 см = 4 * 10^(-2) м = 0,04 м.

2. Подставим полученные значения в формулу потенциальной энергии:
Wp = (3·10^(-6) Н·м²) * ln((0,03 м)² + (0,04 м)²).

Решим внутренние скобки:
Wp = (3·10^(-6) Н·м²) * ln(0,0036 м² + 0,0016 м²).
Wp = (3·10^(-6) Н·м²) * ln(0,0052 м²).

Найдем значение внутри натурального логарифма:
0,0052 м² ≈ 2,718.

Подставим значение в формулу:
Wp ≈ (3·10^(-6) Н·м²) * ln(2,718).

Рассчитаем значение натурального логарифма:
ln(2,718) ≈ 1.

Подставим полученное значение в формулу:
Wp ≈ (3·10^(-6) Н·м²) * 1,
Wp ≈ 3·10^(-6) Н·м².

3. Теперь найдем градиент потенциальной энергии ∇Wp.
Для этого найдем производные Wp по x и по y и соберем их вектор. Производная по координате x обозначается ∂/∂x, а по координате y - ∂/∂y.

∂Wp/∂x = k*(1/(x^2 + y^2)) * 2x,
∂Wp/∂y = k*(1/(x^2 + y^2)) * 2y.

Подставим значения x, y и k:
∂Wp/∂x = (3·10^(-6) Н·м²)*(1/(0,03 м^2 + 0,04 м^2)) * 2*(0,03 м),
∂Wp/∂y = (3·10^(-6) Н·м²)*(1/(0,03 м^2 + 0,04 м^2)) * 2*(0,04 м).

Упростим выражения:
∂Wp/∂x = (3·10^(-6) Н·м²)*(1/0,007 м²) * 2*(0,03 м),
∂Wp/∂y = (3·10^(-6) Н·м²)*(1/0,007 м²) * 2*(0,04 м).

Решим дробь:
∂Wp/∂x = 8,57 Н/м,
∂Wp/∂y = 11,43 Н/м.

Соберем полученные значения вектора ∇Wp:
∇Wp = (8,57 Н/м; 11,43 Н/м).

4. Найдем величину силы, действующей на тело, используя найденные компоненты вектора ∇Wp:
F = -∇Wp,
F = -(8,57 Н/м; 11,43 Н/м).

В результате получаем, что величина силы, действующей на тело в точке с координатами (x, y), равна противоположной величине вектора ∇Wp:
F ≈ (-8,57 Н/м; -11,43 Н/м).
4,4(25 оценок)
Проверить ответ в нейросети
Это интересно:
Новые ответы от MOGZ: Физика
logo
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси Mozg
Открыть лучший ответ