Дано: (жирным показаны векторные величины)
m = 10^-4 кг
E = 4.5 * 10^4 В/м что равносильно Н/Кл(в поисковике есть информация по переводу величин)
a = 10*
------------------
Найти: q
В первую очередь стоит нарисовать рисунок изобразив действующие на шарик силы — сила создаваемая подвешенным шариком Fшар направленная вниз; сила воздействия электрического поля на заряд Fполя, направленная горизонтально, перпендикулярно к силе Fшар и их результирующая сила Fрез, схематически, немного отклонённая от Fшар.
При этом Fшар = m*g, Fполя = E*q. Схематически можем изобразить прямоугольный треугольник с катетами m*g и E*q.
Используем соотношение тангенса для составления уравнения:
Выразим заряд:
Соответствие величин:
[Кл] = (кг * м/c^2) / (Н/Кл) = Н / H/Кл = [Кл]
Подставим и рассчитаем:
q = (tg(10) * 10^-4 кг * 10 м/с^2) / 4.5 * 10^4 H/Кл = 3.92 * 10^-9 Кл
ответ: 3.92 нКл
Отраженный импульс расстояние S₂ = 4500 м
Прямой импульс расстояние S₁ = S₂ - S₀, где S₀ - глубина погружения батискафа.
Время прохождения отраженного импульса: t₂ = S₂/v = 4500:1500 = 3 (c)
Время прохождения прямого импульса: t₁ = (S₂-S₀)/v
По условию, время подъема батискафа: t₀ = t₁ + t₂. Тогда:
t₁ + t₂ = S₀/v₀, где v₀ - скорость подъема батискафа, равная 3 м/с.
(S₂-S₀)/v + 3 = S₀/3
(4500-S₀)/1500 - S₀/3 + 3 = 0
4500 - S₀ - 500S₀ + 4500 = 0
501S₀ = 9000
S₀ ≈ 17,964 (м) ≈ 18 (м)
Так как скорость подъема батискафа несоизмеримо мала, по сравнению со скоростью распространения звуковых волн в воде, а размеры батискафа значительно превышают 36 мм (таково расстояние, которое проходит батискаф за время, необходимое звуку на преодоление 18 м), то время, за которое сигнал проходит расстояние от батискафа до дна и обратно, можно считать равным времени прохождения сигнала расстояния, равного удвоенной глубине дна.
Погрешностью в 36 мм при оценке глубины погружения батискафа можно пренебречь...))
Тогда решение упрощается:
t₂ + t₁ = 2S₂/v = 9000/1500 = 6 (c.)
Глубина погружения батискафа: S₀ = v₀(t₂ + t₁) = 3 * 6 = 18 (м)
ответ: 18 м.