Самостоятельная работа по теме: « Плотность вещества» 1.Определите плотность строительного материала, если его масса равна 100 кг, а объем 150 дм³.
2.Атомный ледокол расходует за сутки уран массой 210 г. Определите объём этого урана, если его плотность равна 18700кг/м³.
3.В мензурку массой 160 г налили керосин. Масса мензурки с керосином стала равна 220 г. Определите объем налитого керосина, если его плотность равна 800 кг/м³.
4.Автомашина грузоподъемностью 3,5 т должна перевезти песок объемом 45 м³.Сколько рейсов потребуется для этого сделать? Плотность песка равна 1500 кг/м³.
5.Маса воды, вмещаемая в бутыль, равна 5 кг. Сколько подсолнечного масла можно налить в бутыль такой же ёмкости? Плотность воды равна 1000 кг/м³, плотность масла 930 кг/м³.
Заранее
Не сказано, что цилидры бесконечные, равно как и то, что расстояние от общей оси цилиндров до искомой точки намного меньше длины цилиндров. А без таких оговорок решение такой задачи становится несопоставимо более сложным. К тому же, для решения конечной задачи требуется и сама фактическая длина цилиндров, а поскольку такая длина не указана, то будем считать, цилиндры бесконечными.
В этом случае, по теореме Гаусса:
K = Q/εo; где K - полный поток поля по замкнутой поверхности, Q - заряд, окружённый этой поверхностью, а εo - диэлектрическая проницаемость вакуума.
Рассмотрим замкнутую поверхность в виде поперечно срезанного коаксиального заданным цилиндра с радиусом L = 8 см и длиной x. Ясно, что в эту поверхность войдёт только меньший цилиндр, а значит, большой внешний для данной точки цилиндр вообще не будет влиять на поток электростатического поля через выбранную поверхность.
Учтём, что в силу симметрии и бесконечности заряженных цилиндров, поле в любой точке будет направлено перпендикулярно к оси цилиндров, и будет иметь напряжённость - модуль которой чётко определяется расстоянием до оси.
Из этих предпосылок следует, что поток электростатического поля через торцы выбранной цилиндрической поверхностности - окажется равным нулю. А поток чрез её боковую поверхность - окажется равным произведению её площади на модуль напряжённоости поля на расстоянии L от оси.
K = Q/εo;
2πLxE = 2πrxσ/εo;
LE = rσ/εo, где r и σ - радиус и поверхностная плотность заряда меньшего цилиндра.
E = (r/L) σ/εo;
Вычисляем:
E ≈ (5/8) (2 / 1 000 000 000) / (8.85 / 1 000 000 000 000) =
= 1250 / 8.85 ≈ 141 В/м.
В этом случае, по теореме Гаусса:
K = Q/εo ; где K – полный поток поля по замкнутой поверхности, Q – заряд, окружённый этой поверхностью, а εo – диэлектрическая проницаемость вакуума.
Рассмотрим замкнутую поверхность в виде поперечно срезанного коаксиального заданным цилиндра с радиусом L = 8 см и длиной x. Ясно, что в эту поверхность войдёт только меньший цилиндр, а значит, большой внешний для данной точки цилиндр вообще не будет влиять на поток электростатического поля через выбранную поверхность.
Учтём, что в силу симметрии и бесконечности заряженных цилиндров, поле в любой точке будет направлено перпендикулярно к оси цилиндров, и будет иметь напряжённость – модуль которой чётко определяется расстоянием до оси.
Из этих предпосылок следует, что поток электростатического поля через торцы выбранной цилиндрической поверхностности – окажется равным нулю. А поток чрез её боковую поверхность – окажется равным произведению её площади на модуль напряжённоости поля на расстоянии L от оси.
K = Q/εo ;
2πLxE = 2πrxσ/εo ;
LE = rσ/εo , где r и σ – радиус и поверхностная плотность заряда меньшего цилиндра.
E = (r/L)σ/εo ;
Вычисляем:
E ≈ (5/8) ( 2 / 1 000 000 000 ) / ( 8.85 / 1 000 000 000 000 ) =
= 1250 / 8.85 ≈ 141 В/м .