• количество теплоты (энергии), которое шарик передаст пластине, будет равно его кинетической энергии в момент соударения
• определим ускорение шарика из уравнения динамики (так как пластина и шарик разноименно заряженные, то вектор Кулоновской силы направлен вниз - они притягиваются):
○ F + mg = ma
○ a = ((E q)/m) + g
• скорость шарика перед столкновением определим из уравнения кинематики:
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме:
с = 3 · 10⁸ м/с
За t = 2,5 мин. = 150 с. радиосигнал пройдет расстояние:
S = c · t = 3 · 150 · 10⁸ = 4,5 · 10¹⁰ (м) = 4,5 · 10⁷ (км)
Тогда расстояние от Земли до Венеры:
S₀ = S/2 = 2,25 · 10⁷ (км) = 22 500 000 (км)
На самом деле, расстояние от Земли до Венеры изменяется в пределах от 38 млн. км до 261 млн. км
То есть, радиосигнал, посланный с Земли в момент наименьшего расстояния между Землей и Венерой, вернется на Землю только через:
t = 2S₀/c = 2 · 3,8 · 10¹⁰ : (3 · 10⁸) ≈ 254 (c) ≈ 4,23 (мин)
• определим ускорение шарика из уравнения динамики (так как пластина и шарик разноименно заряженные, то вектор Кулоновской силы направлен вниз - они притягиваются):
○ F + mg = ma
○ a = ((E q)/m) + g
• скорость шарика перед столкновением определим из уравнения кинематики:
○ h = (v² - v0²)/(2a)
○ v = √(v0² + 2ah)
○ v = √(v0² + 2h (((E q)/m) + g))
• количество теплоты, выделяемое на пластине:
○ Q = (m v²)/2
○ Q = m (0.5 v0² + h (((E q)/m) + g))
○ Q = 4*10^(-2)*(0.5*4 + 0.1*(2.5 + 9.8)) = 0.1292 Дж ≈ 0.13 Дж