4 Два дроти, однакові за довжиною і діаметром, але виготовлені з різних матеріалів, приєднали до джерела струму так, як по- казано на рисунку. У якому дроті виділиться менша кількість теплоти? Відповідь поясніть.
Мощность P = 6 Вт, площадь пластины S = 10 см², коэффициент отражения R = 0.6
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине. - Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п - Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади: p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
Пусть скорость первой лодки равна V, а второй - V'. Выберем систему координат, связав её с текущей водой таким образом, чтобы ось x была направлена вдоль течения, а ось y - перпендикулярно ему. Тогда для первой лодки, движущейся перпендикулярно берегу (и течению), вектор скорости относительно воды будет равен
V={Vx,Vy}={0,V},
а для второй, движущейся под углом 30º, вектор скорости составит
V={Vx',Vy'}={V'cos 30 градусов, V'sin 30 градусов}={V'^3:2, V':2}.
Время, необходимое для пересечения канала шириной l, определяется только y-компонентами скорости и равно
t=l/V=l/V':2,
откуда V' = 2V и
V'={V^3,V}.
Тогда за время t = l/V вторая лодка сместится относительно первой на расстояние
Vx't=V^3l:V=l^3,
которое при ширине канала l = 70 м составит 70·√3≈121 м.
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа
V={Vx,Vy}={0,V},
а для второй, движущейся под углом 30º, вектор скорости составит
V={Vx',Vy'}={V'cos 30 градусов, V'sin 30 градусов}={V'^3:2, V':2}.
Время, необходимое для пересечения канала шириной l, определяется только y-компонентами скорости и равно
t=l/V=l/V':2,
откуда V' = 2V и
V'={V^3,V}.
Тогда за время t = l/V вторая лодка сместится относительно первой на расстояние
Vx't=V^3l:V=l^3,
которое при ширине канала l = 70 м составит 70·√3≈121 м.
Ответ:121 м.