1)
Найдем мах. энергию поля в катушке
WL=L*I^2/2=0.01*(4^2)/2=0.08 Джоуля
При постоянных колебаниях энергия в катушке уменьшается до нуля, а в конденсаторе поднимается до мах. Но эти энергии равны
WL=Wc=0.08 Дж = 80 мДж
2
Закон колебаний заряда
q(t)=qo*cos(ω*t) q0=2*10^-6 Кл - амплитуда заряда.
Запишем для двух случаев t=0 . t=4*10^-6 c
2*10^-6=2*10^-6* cos (ω*0) = 2*10^-6 cos (0)=1
уравнение составлено верно. Тогда второй случай.
- 2*10^-6=2*10^-6* cos (ω*4*10^-6)
-1=cos(ω*4*10^-6) cos (π)= -1
ω*4*10^-6=π
ω=π/4*10^-6= 785*10^3
ω=√(1/L*C)
L*C=1/ω^2
L=(1/ω^2)/C
L=1/((0.62*10^12)* (100*10^-12))=1/62=0.016 Гн=16мГн
сначала найдем максимальную высоту из закона сохранения энергии
mgh=mv*v/2
массу сокращаю и получаю что высота равна скорость в квадрате деленное на удвоенное ускорение свободного падения
h=v*v/2g=28*28/2*9.8=784/18.6=40метров
теперь нахожу время подъема из уравнения кинематики
v=v0-gt -
конечная скорость(она в верхней точке будет равна нулю, потому что тело на мгновенье остановится и только потом начнет падать) равна начальная скорость минус ускорение свободного падения(со знаком минус потому что направлено вниз, противоположно скорости) умноженное на время
0=28-10t
t=2.8с
опять записываю закон сохранения энергии
mgh=mv*v/2
но теперь уже найду из него скорость на высоте равной половине максимальной т.е 20 метров
v= 2gh=2*10*20=20м/с
подставляю в уравнение кинематики(здесь скорость другая-конечная 20м/с-та что только что нашла , а начальная-28м/с-из условия)
v=v0-gt
20=28-10t
t=0.8с
ответ высота 40метров, время 2,8с и время на половине высоты 0,8с
k2=F/x2
k1/k2=x2/x1=10/4=2,5
k1=2,5*k2
k1>k2 в 2,5 раза.