• 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:
1 - Дано:
t₁ = 10 мин = 600 с
v₁ = 36 км/ч = 10 м/с
t₂ = 30 мин = 1800 с
v₂ = 20 м/с
Найти: v(c).
v(c) = l / t
l = l₁ + l₂
t = t₁ + t₂ = 600 с + 1800 с = 2400 с
l₁ = v₁t₁ = 10 м/c * 600 с = 6000 м
l₂ = v₂t₂ = 20 м/с * 1800 с = 36000 м
l = 6000 м + 36000 м = 42000 м
v(с) = 42000 м / 2400 с = 17,5 м/с
ответ: средняя скорость (v(c)) = 17,5 м/с.
2 - Дано:
l₁ = 100 км = 100000 м
v₁ = 120 км/ч
l₂ = 50 км = 50000 м
t₂ = 30 мин = 1800 с
Найти: v(с).
v(с) = l / t
l = l₁ + l₂
t = t₁ + t₂
t₁ = l₁ / v₁ = 100 км / 120 км/ч = 0,83 ч = 2988 с
l = 100000 м + 50000 м = 150000 м
t = 2988 c + 1800 c = 4788 c
v(c) = 150000 м / 4788 c = 31,33 м/c
ответ: средняя скорость = 31,33 м/с
• 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