Виктория, задача решается так:
Дано:
Е = 200 В/м
а = 0,5 м
ε0 = 8,85•10*-12 Ф/м
Найти τ
Е = Q / 4•π•ε0•r*2 где: r - расстояние от заряда до точки наблюдения.
Q = τ•L тогда:
Е = τ•L / 4•π•ε0•r*2
Т. к. заряд Q несёт вся проволока, длину которой будем считать бесконечной, то элемент длины dL будет создавать элементарный заряд dE:
dE = [τ / 4•π•ε0•(a/cosα)*2]•dL (1)
dL = (a/cosα)•dα (2)
Подстаавим (2) в (1):
E = 2•∫[от 0 до π/2] [τ / 4•π•ε0•(a/cosα)*2]•(a/cosα)•dα (3) - в силу симметрии берётся удвоенный интеграл [от 0 до π/2], а не от [от -π/2 до π/2].
Преобразуем (3):
E = ∫[от 0 до π/2] [τ / 2•π•ε0•a]•cosα•dα = [τ / 2•π•ε0•a]• ∫[от 0 до π/2]cosα•dα
E = [τ / 2•π•ε0•a]• sinα [от 0 до π/2] = τ / 2•π•ε0•a
Откуда:
τ = 2•π•ε0•a•E
Вычислим:
τ = 2•3,14•8,85•10*-12 Ф/м • 0.5 м • 200 В/м = 5,6•10*-9 Кл/м - ответ.
Ищем скорость v, известны t = 5 мин = 300 с, t1 = 1 мин = 60 с, vср = 50 км/ч = 13,89 м/с.
Теперь рассмотрим рисунок:
...
В начале пути поезд разгоняется и скорость растёт, потом поезд движется равномерно, затем идёт торможение и скорость падает до нуля.
При этом пройденный путь, расстояние между станциями, будет равно площади полученной трапеции (полусумма оснований на высоту) S = v*(t + (t-t1))/2 = vср*t
отсюда v = 2vcр*t/(2t - t1) = (2*13,89 м/c * 300 с)/(2*300 с - 60 с) = 15,43 м/с (если округлить).
Vy = V₀Sinα = 90Sin20° = 90*0.342 = 30.8 м в сек
горизонтальная составляющая этой скорости равна
Vx = V₀Cosα = 90Cos20° = 90*0.940 = 84.6 м в сек
За t = 1 мин = 60 сек самолёт пролетит по горизонтали
L = Vx*t = 84.6*60 = 5075 м = 5,1 км