Найдем формулу, связывающую амплитудное значение тока в контуре с амплитудным значением напряжения. Как известно напряжение в контуре
U(t)=q(t)C=>qmax=Umax∗C(1) В тоже время I(t)=dqdt=q′(t). Величина заряда меняется по гармоническому закону q(t)=qmaxcos(ωt)=>I(t)=q′(t)=−qmax∗ωsin(ωt), таким образом мы получили, что Imax=−qmaxω(2) подставляем (1) в (2) Imax=−UmaxCωОсталось найти циклическую частоту ω=2πT, в то же время период равен по формуле Томсона T=2πLC−−−√, подставляем в (2)Imax=−Umax∗C2πT=−Umax∗C2π2πLC−−−√==−Umax∗CLC−−−√=−UmaxCL−−√Подставляем данные задачи Imax=−500В400∗10−12Ф10∗10−3Гн−−−−−−−−−−−√=−0,1А
4,5 мм/с
Объяснение:
Возьмём промежуток времени t = 1 с. За это время стакан опустится в воду на глубину, равную 8 мм (исходя из данной скорости опускания) или 0,8 см.
Тогда стакан вытеснит объем воды, равный собственному объёму, погруженному в воду.
V = 0,8 см × 6 см × 6 см = 28,8 см³
Теперь смотрим приложенную схему. На ней изображён сосуд с погруженным в него стаканом в объеме. Из данной схемы можно сказать: вытесненная вода будет распределяться по свободной от стакана площади S, поднимаясь на некоторую высоту h, которую мы хотим найти.
Искомая площадь S есть ничто иное, как разность площадей большого и малого квадрата, т.е.:
S = (10 см)² - (6 см)² = 100 см² - 36 см² = 64 см²
Если умножить полученную площадь на искомую высоту, получим, очевидно, объем вытесненной воды, полученный раннее (т.к. он весь распределяется по сосуду)
Тогда Sh = V
h = V/S
h = 28,8 см³/64 см² = 0,45 см = 4,5 мм
Возвращаясь к началу задачи, вспоминаем, что на высоту 4,5 мм вода поднимается за 1 секунду. Тогда искомая скорость столбика воды - 4,5 мм/с.