Лёгкую пустую вагонетку из листовой меди (поверхностно замкнутый проводящий кубоид) на небольших колёсах двигаться по прямым непроводящим рельсам, помещают в мощное практически однородное стационарное магнитное поле, направленное перпендикулярно к её единственной степени свободы (создаваемое, например, стеной из груды параллельных рельсам протяжённых проводов со значительным током). все дальнейшие опыты с вагонеткой ставят после завершения периода значимого влияния переходных процессов, связанных с включением и отключением магнитного поля. объём вагонетки и величину индукции магнитного поля в ходе всех экспериментов с его участием сохраняют постоянной.
оказывается, что при включенном поле, имея некоторую скорость, вагонетка останавливается равнозамедленно. однако тормозной путь вагонетки при любой начальной скорости оказывается увеличенным по сравнению с таковым при тех же условиях в отсутствие поля. если формально учитывать только силу трения качения, варьируя его коэффициент и собственную массу вагонетки (немного подзагружая её), то при сравнении с движением вагонетки в отсутствие поля, при его наличии она движется с таким ускорением, как будто её инертная масса больше собственной на некоторую величину δm.
аналогично, если разгонять вагонетку с верёвки, то разность сил натяжения и трения, делённая на измеряемое при этом ускорение, при любой собственной массе вагонетки и при любом коэффициенте трения качения, всегда даёт величину, превышающую собственную массу вагонетки на такое же значение δm. при этом, независимо от направления магнитного поля (вверх, влево, по диагонали и т. если только оно остаётся направленным перпендикулярно прямой, вдоль которой направлены рельсы, отношение суммы неэлектрических сил к ускорению вагонетки всегда превышает её массу на δm. так проявляется скрытая электромагнитного поля к инерции.
а) как меняется сила, необходимая для равномерного движения вагонетки во включенном поле, по сравнению с таковой при тех же условиях в отсутствие поля?
б) найти энергию электрического поля (через δm), в вагонетке в тот момент, когда она движется со скоростью v.
в) найти энергию магнитного поля, локализованного в вагонетке (через δm).
2
Пример. Тело свободно падает с высоты 4 м при нулевой начальной скорости. Какова будет его скорость при достижении земной поверхности? Рассчитайте скорость падения тела по формуле, учитывая, что v0=0. Произведите подстановку v=√(2∙9,81∙4)≈8,86 м/с.
3
Измерьте время падения тела t электронным секундомером в секундах. Найдите его скорость в конце отрезка времени, которое продолжалось движение прибавив к начальной скорости v0 произведения времени на ускорение свободного падения v=v0+g∙t.
4
Пример. Камень начал падение с начальной скоростью 1 м/с. Найдите его скорость через 2 с. Подставьте значения указанных величин в формулу v=1+9,81∙2=20,62 м/с.
5
Рассчитайте скорость падения тела, брошенного горизонтально. В этом случае его движение является результатом двух типов движения, в которых одновременно принимает участие тело. Это равномерное движение по горизонтали и равноускоренное - по вертикали. В результате траектория тела имеет вид параболы. Скорость тела в любой момент времени будет равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющей скорости. Поскольку угол между векторами этих скоростей всегда прямой, то для определения скорости падения тела, брошенного горизонтально, воспользуйтесь теоремой Пифагора. Скорость тела будет равна корню квадратному из суммы квадратов горизонтальной и вертикальной составляющих в данный момент времени v=√(v гор²+ v верт²). Вертикальную составляющую скорости рассчитывайте по методике, изложенной в предыдущих пунктах.
6
Пример. Тело брошено горизонтально с высоты 6 м со скоростью 4 м/с. Определите его скорость при ударе о землю. Найдите вертикальную составляющую скорости при ударе о землю. Она будет такой же, как если бы тело свободно падало с заданной высоты v верт =√(2∙g∙h). Подставьте значение в формулу и получите v=√(v гор²+ 2∙g∙h)= √(16+ 2∙9,81∙6)≈11,56 м/с.
Напряжение, как и ЭДС, измеряется в вольтах (В) . Установившиеся значения напряжения обозначают прописной буквой U, неустановившиеся значения строчной буквой u. По аналогии с током различают постоянное и переменное напряжения. Постоянное напряжение может изменяться по величине, не изменяя при этом своего знака. Переменное напряжение периодически изменяет и величину и знак.