Если при зарядке капельки воды её масса увеличилась на m=9,55⋅10−6 г, то чему стал равен заряд капли? Масса одного электрона m0=9,11⋅10−31 кг (ответ округли до целого значения).
(Рп) і (Рз) в фізиці використовуються для позначення показників преломлення (Рп) і відбивання (Рз) світла.
(Рп) (або n) - це показник преломлення, який вказує на те, як швидко світло поширюється в речовині порівняно зі швидкістю світла у вакуумі. Він визначається співвідношенням між швидкістю світла у вакуумі (c) та швидкістю світла в речовині (v), за формулою n = c/v. Показник преломлення залежить від властивостей речовини і може змінюватися залежно від частоти світла.
(Рз) (або R) - це коефіцієнт відбивання, який вказує на частку світла, яка відбивається від межі двох середовищ, коли світло переходить з одного середовища в інше. Він визначається як співвідношення інтенсивності відбитого світла (Iрз) до інтенсивності падаючого світла (Iпад), за формулою R = Iрз/Iпад. Коефіцієнт відбивання також залежить від властивостей матеріалу та кута падіння світла.
Для розв'язання цієї задачі використовуємо закон збереження енергії, який стверджує, що загальна енергія системи (у цьому випадку, кулі та дошки) залишається постійною.
У цьому випадку, механічна енергія кулі зменшується на 28%, тобто:
ΔE = 0,28 * E
де ΔE - зменшення механічної енергії, E - початкова механічна енергія кулі.
З іншого боку, зміна механічної енергії пов'язана зі зміною кінетичної енергії кулі:
ΔE = ΔK = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2)
де ΔK - зміна кінетичної енергії, m - маса кулі, v1 та v2 - початкова та кінцева швидкості кулі.
Також, зміна кінетичної енергії пов'язана зі зміною внутрішньої енергії кулі:
ΔK = ΔU
де ΔU - зміна внутрішньої енергії.
Отже, ми можемо записати:
(1/2) * m * (v2^2 - v1^2) = 0,28 * E
і
ΔU = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2)
Підставивши значення швидкостей кулі та виразивши масу кулі з другого рівняння, маємо:
m = ΔU / ((1/2) * (v2^2 - v1^2))
Підставляючи це значення маси в перше рівняння, отримуємо:
ΔU = 0,28 * E * (v2^2 - v1^2) / (v2^2 - v1^2) = 0,28 * E
Таким чином, зменшення механічної енергії кулі перетворюється на збільшення внутрішньої енергії кулі. Оскільки це єдине джерело енергії для кулі, то збільшення температури кулі пов'язане зі збільшенням її внутрішньої енергії:
ΔT = ΔU / (m * c)
де ΔT - зміна температури, c - специфічна теплоємність кулі.
Підставивши значення ΔU та маси кулі, маємо:
ΔT = (0,28 * E) / (m * c)
Підставивши значення маси кулі та специфічної теплоємності свинцю, отримуємо:
(Рп) і (Рз) в фізиці використовуються для позначення показників преломлення (Рп) і відбивання (Рз) світла.
(Рп) (або n) - це показник преломлення, який вказує на те, як швидко світло поширюється в речовині порівняно зі швидкістю світла у вакуумі. Він визначається співвідношенням між швидкістю світла у вакуумі (c) та швидкістю світла в речовині (v), за формулою n = c/v. Показник преломлення залежить від властивостей речовини і може змінюватися залежно від частоти світла.
(Рз) (або R) - це коефіцієнт відбивання, який вказує на частку світла, яка відбивається від межі двох середовищ, коли світло переходить з одного середовища в інше. Він визначається як співвідношення інтенсивності відбитого світла (Iрз) до інтенсивності падаючого світла (Iпад), за формулою R = Iрз/Iпад. Коефіцієнт відбивання також залежить від властивостей матеріалу та кута падіння світла.
Для розв'язання цієї задачі використовуємо закон збереження енергії, який стверджує, що загальна енергія системи (у цьому випадку, кулі та дошки) залишається постійною.
У цьому випадку, механічна енергія кулі зменшується на 28%, тобто:
ΔE = 0,28 * E
де ΔE - зменшення механічної енергії, E - початкова механічна енергія кулі.
З іншого боку, зміна механічної енергії пов'язана зі зміною кінетичної енергії кулі:
ΔE = ΔK = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2)
де ΔK - зміна кінетичної енергії, m - маса кулі, v1 та v2 - початкова та кінцева швидкості кулі.
Також, зміна кінетичної енергії пов'язана зі зміною внутрішньої енергії кулі:
ΔK = ΔU
де ΔU - зміна внутрішньої енергії.
Отже, ми можемо записати:
(1/2) * m * (v2^2 - v1^2) = 0,28 * E
і
ΔU = (1/2) * m * (v2^2 - v1^2)
Підставивши значення швидкостей кулі та виразивши масу кулі з другого рівняння, маємо:
m = ΔU / ((1/2) * (v2^2 - v1^2))
Підставляючи це значення маси в перше рівняння, отримуємо:
(1/2) * (ΔU / ((1/2) * (v2^2 - v1^2))) * (v2^2 - v1^2) = 0,28 * E
Спрощуючи, отримуємо:
ΔU = 0,28 * E * (v2^2 - v1^2) / (v2^2 - v1^2) = 0,28 * E
Таким чином, зменшення механічної енергії кулі перетворюється на збільшення внутрішньої енергії кулі. Оскільки це єдине джерело енергії для кулі, то збільшення температури кулі пов'язане зі збільшенням її внутрішньої енергії:
ΔT = ΔU / (m * c)
де ΔT - зміна температури, c - специфічна теплоємність кулі.
Підставивши значення ΔU та маси кулі, маємо:
ΔT = (0,28 * E) / (m * c)
Підставивши значення маси кулі та специфічної теплоємності свинцю, отримуємо:
ΔT = (0,28 * E) / (m * c) = (0,28 * 0,5 * m * (v2^2 - v1^2)) / (m * 0,128) = 3,5 * (v2^2 - v1^2)
Підставляючи значення швидкостей кулі, отримуємо:
ΔT = 3,5 * (720^2 - 1080^2) = 3,5 * (-324000) = -1134000 Дж/кг
Отже, температура кулі зменшиться на 1134000 / 128 = -8867 градусів за Цельсієм.
Відповідь: -8867 градусів за Цельсієм.