1. Как изменить полюса электромагнита на противоположные?
2. Укажите направление тока в катушке, изображенной на рисунке 159?

1. Как изменить полюса электромагнита на противоположные?2. Укажите направление тока в катушке, изоб

Показать ответ

Ответ:

bochtorovmaksim

07.08.2020 10:03

Начальная скорость:

v_o = 2

мм/с $= 2*10^{-3}$ м/с ;

Протон заряжен положительно, а электрон – отрицательно, это означает, что действующая на них сила Лоренца, перпендикулярная к скорости будет направлена в противоположные стороны, по отношению к скорости.

Для определённости, договоримся, что мы считаем, что заданное магнитное поле направлено от нас, т.е. входит в плоскость видимого изображения чертежа.

Сила Лоренца:

$F_{\Labda} = e B v$ ;

В обоих случаях – это будет одна и та же величина, поскольку модули зарядов электрона и протона – равны, и отличаются лишь знаком. Если (для определённости) обе частицы влетают в магнитное поле снизу, то согласно Маховичкам Максвелла, сила Лоренца, действующая на протон, будет направлена по левую руку от вектора скорости и перпендикулярно ему.

Аналогично, сила Лоренца, действующая на электрон, будет направлена по правую руку от вектора скорости и перпендикулярно ему.

Центростремительное ускорение, которое получат частицы:

$a_{np} = F_{\Labda} / m_p = e B v / m_p$ ;

и

$a_{ne} = F_{\Labda} / m_e = e B v / m_e$ ;

где m_p

– массы протона и электрона соответственно.

Радиусы вращения частиц в магнитном поле найдём из кинематики вращательного движения:

v^2 / R = a_n

;

$R_p = v^2 / a_{np} = \frac{ m_p v^2 }{ e B v }$ ;

Итак: радиус вращения протона:

$R_p = \frac{ m_p v }{ e B }$ ;

А электрона соответственно:

$R_e = \frac{ m_e v }{ e B }$ ;

Длина каждой окружности, это $L_o = 2 \pi R$ , значит период обращения частиц:

$T = L_o / v = 2 \pi R / v$ ,

соответственно для протона это: $T_p = 2 \pi \frac{ m_p }{ e B }$ ,

а для электрона это: $T_e = 2 \pi \frac{ m_e }{ e B }$ ;

Масса протона: m_p =

0.001 кг / $N_A = 10^{-3}$ кг / $6*10^{23}$ ;

$m_p = 1.67*10^{-27}$ кг.

Масса электрона: m_e = m_p / 1837

;

$m_e = 9.1*10^{-31}$ кг.

Заряд протона равен заряду электрона $e = 1.6*10^{-19}$ Кл.

Значение индукции магнитного поля в задаче не указано, так что для определённости будем считать, что индукция составляет 1 наноТесла, т.е. B = 1

нТл $= 10^{-9}$ Тл.

Тогда получится, что:

радиус вращения протона: $R_p = \frac{ 1.66*10^{-27} 2*10^{-3} }{ 1.6*10^{-19} * 10^{-9} }$ ;

$R_p = 2.09 * 10^{-2}$ м = 21

мм ;

А электрона соответственно: R_e = 0.011

мм ; в 1837 раз меньше.

Период обращения протона будет: $T_p = 2 \pi \frac{ 1.66*10^{-27} }{ 1.6^{-19} * 10^{-9} } = 0.66 c$ ,

а для электрона это: T_e = 0.0036 c = 3.6

мс ;

При увеличения значений индукции магнитного поля, как легко понять – радиусы и периоды будет уменьшаться во столько же раз, и, наоборот, при уменьшении магнитного поля – радиусы и периоды будут увеличиваться во столько же раз.

Протон и электрон с одинаковой скоростью 2 мм/с влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно

Протон и электрон с одинаковой скоростью 2 мм/с влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно

0,0(0 оценок)

Ответ:

Nottyt

21.09.2020 12:55

Предположим, что в качестве дерева упоминается сосна с плотностью 400 кг/м³.

Если решать подробно:

Результирующая силы тяжести, действующей на плот, и выталкивающей силы, действующей на него же при погружении в воду, должна быть направлена противоположно силе тяжести и по величине должна быть больше, чем вес плота в сумме с весом человека:

F(p) > F(т.пл.) + F(т.чел.) = ρgV + mg, где:

ρ = 400 кг/м³ - плотность сосны

g = 9,8 H/кг - ускорение своб. падения

V = nV₁ - объем плота

m = 80 кг - масса человека.

В формуле объема плота: V₁ = πR²h = πd²h/4 - объем одного бревна

d = 0,3 м - диаметр плота

h = 2 м - длина плота

n - количество бревен в плоте.

Выталкивающая сила, действующая на одно бревно при полном погружении его в воду:

F(a)₁ = ρ(в)gV₁ = 1000 · 9,8 · 3,14 · 0,3² · 2 : 4 ≈ 1385 (Н)

Вес одного бревна:

F(т.)₁ = ρgV₁ = 400 · 9,8 · 3,14 · 0,3² · 2 : 4 ≈ 554 (Н)

Результирующая этих двух сил (грузоподъемность одного бревна):

F(p)₁ = F(a)₁ - F(т.)₁ = 1385 - 554 = 831 (Н)

Вес человека:

F(т.чел) = mg = 80 · 9,8 = 784 (Н)

Так как F(p)₁ > F(т.чел), то, теоретически, даже стоя на одном бревне человек не замочит ног...)) Однако, стоять на одном бревне, погруженном в воду, умудряясь при этом не замочить ног, в реальности сможет только цирковой артист..))

Поэтому минимальное количество, скорее всего, 2 бревна.

Можно решить проще.

Объем одного бревна: V₁ = πd²h/4 = 3,14 · 0,09 · 2 : 4 = 0,1413 (м³)

Грузоподъемность одного бревна при полном погружении его в воду:

P₁ = (ρ(в) - ρ(c))gV₁, где:

ρ(в) = 1000 кг/м³ - плотность воды

ρ(с) = 400 кг/м³ - плотность сосны

g = 9,8 H/кг - ускорение своб. падения

V₁ = 0,1413 м³ - объем бревна.

Тогда:

P₁ = (1000 - 400) · 9,8 · 0,1413 ≈ 831 (Н)

Вес человека:

F(т.чел) = mg = 80 · 9,8 = 784 (Н)

Ну и вывод тот же. Даже одно такое бревно выдержать вес человека, массой 80 кг, не погружаясь при этом в воду целиком, т.е. человек не замочит при этом ног, если умудрится удержаться на нем..))

Ну и, понятное дело, чем больше бревен в плоте, тем устойчивее вся конструкция.

В том случае, если в качестве дерева подразумевается, скажем, дуб с плотностью 700 кг/м³, то грузоподъемность одного бревна:

P₁ = (1000 - 700) · 9,8 · 0,1413 ≈ 415 (Н)

То есть для человека массой 80 кг необходимо будет взять в состав плота, минимум, два дубовых бревна:

2 · 415 = 830 > 784

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика