Катушка индуктивности насажена на вертикально расположенный железный сердечник и подключена к источнику постоянного тока. На катушке лежит тонкое алюминиевое кольцо. Электрический контакт между катушкой и кольцом отсутствует. Цепь замыкают. Опишите поведение кольца после замыкания ключа и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано.
Пусть Н1 - исходная высота вертикального столба воды, Н2 - исходная высота вертикального столба масла. Тогда уравнение равенства давлений:
p1gH1 = p2gH2 (1)
После долива масла в воду, вертикальный столб воды уменьшится на dH, а вертикальный столб масла увеличится на dH (дельтаН). Уравнение равенства давлений:
p2gh + p12g(H1-dH) = p2g(H2+dH) (2)
Из системы уравнений (1) и (2) найдем dH:
dH = (p2h)/(p1+p2)
В горизонталной трубке смещение dx будет в k раз больше:
Eп = m g h = 1 * 10 * 5 = 50 Дж
Потенциальная энергия тела:
Eк = m V^2 / 2
В процессе падения потенциальная скорость будет переходить в кинетическую, значит в той точке, в которой они равны, каждая составит по половине первоначальной (25 Дж). Благодаря этому мы можем найти скорость в искомой точке:
V^2 = 2 Eк / m = 2 * 25 / 1 = 50
V = м/с.
Тело находится в свободном падении, значит на него действует ускорение g. Скорость и время падения в этом случае (при отсутствии начальной скорости) связаны взаимоотношением:
V = g t
Отсюда
t = V / g = / 10 c.
Зная время равноускоренного движения, можно найти пройденный телом путь:
s = g t^2 / 2 = (10 * 50 / 100) / 2 = 2,5
Вычтя этот путь из начальной высоты, получим:
5 - 2,5 = 2,5 м