Для решения этой задачи, давайте вспомним основные правила, связанные с электромагнитными явлениями.
1. Правило правой руки для определения направления магнитного поля вокруг проводника с током. Если Вы приложите большой палец правой руки в направлении тока, например, в нижней катушке, то остальные пальцы будут указывать на то направление, в котором создается магнитное поле вокруг этой катушки.
2. Второе правило будет заключаться в том, что магнитное поле, созданное нижней катушкой, будет взаимодействовать с верхней катушкой.
Исходя из этой информации, нам нужно определить направление магнитного поля, создаваемого нижней катушкой. Если ток направлен против часовой стрелки при просмотре сверху, то магнитное поле будет образовываться вокруг нижней катушки согласно правилу правой руки.
Теперь мы можем использовать второе правило для понимания взаимодействия магнитного поля с верхней катушкой. Так как ток в нижней катушке направлен против часовой стрелки, то магнитное поле, созданное ею, будет направлено от верхней катушки.
Следовательно, при условии, что верхняя катушка неподвижна, ток в ней будет направлен противоположно направлению тока внизу.
Таким образом, направление тока в верхней катушке будет по часовой стрелке, если смотреть сверху.
Описание этого процесса включает объяснение основных правил электромагнитных явлений, таких как правило правой руки и второе правило взаимодействия магнитного поля. Это позволяет школьнику понять, как и почему изменяется направление тока в верхней катушке при замыкании ключа в такой схеме.
Для определения ускорения мальчика, съезжающего с горки, мы можем использовать второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение. Формула для второго закона Ньютона: F = m * a, где F - сила, m - масса тела, a - ускорение.
Для начала, нам необходимо найти силу, действующую на мальчика при скатывании с горки. Эта сила состоит из двух составляющих: силы тяжести и силы трения.
1. Сила тяжести (Fтяжести) - это сила, которая действует на мальчика вниз по направлению горки. Она равна произведению массы мальчика на ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения на Земле обычно принимается равным 9,8 м/с^2.
Fтяжести = m * g,
где m - масса мальчика, g - ускорение свободного падения.
В данном случае m = 30 кг, g = 9,8 м/с^2.
Подставим эти значения в формулу:
Fтяжести = 30 кг * 9,8 м/с^2 = 294 Н.
2. Сила трения (Fтрения) - это сила, которая возникает между поверхностью скатывания и санками мальчика. Для нахождения силы трения, мы можем использовать следующую формулу:
Fтрения = коэффициент трения * сила нормального давления,
где коэффициент трения - 0,3 (данные из условия задачи).
Сила нормального давления (Fнорм) - это сила, которая действует в вертикальном направлении и равна произведению массы мальчика на ускорение свободного падени (Fнорм = m * g).
Так как мальчик скатывается со скатывающейся поверхности, то сила нормального давления будет равна силе тяжести Fтяжести.
Fтрения = 0,3 * 294 Н = 88,2 Н.
Теперь, суммируем две силы: силу тяжести и силу трения.
F = Fтяжести + Fтрения = 294 Н + 88,2 Н = 382,2 Н.
Итак, мы нашли суммарную силу, действующую на мальчика при скатывании с горки, она равна 382,2 Н.
Теперь, мы можем использовать второй закон Ньютона, чтобы найти ускорение мальчика:
F = m * a.
a = F / m = 382,2 Н / 30 кг.
Выполним перевод единиц:
382,2 Н = 382,2 кг * 9,8 м/с^2.
Таким образом, a = (382,2 кг * 9,8 м/с^2) / 30 кг = 124,84 м/с^2.
Ответ: Ускорение мальчика, съезжающего с горки под углом 30°, равно 124,84 м/с^2.
