В замкнутом сосуде объемом V = 7.6 м3 при t = 20 градусов Цельсия находится v= 1 моль жидкой воды и
насыщенный пар. Какое давление Р установится в сосуде при изотермическом увеличении его объема в
η = 4.1 раз. Давление насыщенного водяного пара при 20 градусах Цельсия Ps = 2,33 кПа, молярная
масса воды μ = 18 г/моль.
ответ дать в кПа, округлив до двух цифр после десятичной точки.
Если я правильно понимаю, что а - это длина стороны рамки, как если бы она была квадратом, то:
Дано:
B = 0,017 Тл
I = 2 A
a = 0,3 м
Fa - ?
Укажем направление осей X и Y.
Рассмотрим отдельно вертикальные и горизонтальные составные части проводника. По правилу левой руки определим направление силы Ампера для каждой из частей:
Fa1 - направлена против оси Y
Fa2 - направлена по оси X
Fa3 - направлена по оси Y
Fa4 - направлена против оси X
Распишем модуль каждой силы в соответствии с законом Ампера:
Fa = I*B*L*sinα
Fa1 = I*B*(а/2)*sin90° = I*B*a/2
Fa2 = I*B*a*sin90° = I*B*a
Fa3 = I*B*a*sin90° = I*B*a
Fa4 = I*B*(а/2)*sin90° = I*B*a/2
Найдём равнодействующие сил для каждой из осей:
оХ: Fax = Fa2 - Fa4 = I*B*a - I*B*a/2 = I*B*a/2
oY: Fay = Fa3 - Fa1 = I*B*a - I*B*a/2 = I*B*a/2
Очевидно, что равнодействующая всех сил Ампера направлена под углом в 45° и сонаправлена осям, т.к. горизонтальная и вертикальная равнодействующие равны. При равенстве катетов прямоугольный треугольник получается равнобедренным, а в равнобедренном углы при основании (результирующий вектор) равны. Сумма углов треугольника равна 180°. Между вертикальной и горизонтальной равнодействующей угол в 90°. Тогда углы при основании равны: 2х = 180 - 90 = 90 => 2x = 90 => x = 45°. Найдём результирующую силу Ампера, действующую на проводник:
Fa = √(Fax² + Fay²) = √(I²*B²*a²/2² + I²*B²*a²/2²) = √(2*I²*B²*a²/2²) = I*B*a/√2 = 2*0,017*0,3/√2 = 0,0072124... = 0,007 Н = 7 мН
ответ: 7 мН, направлена под углом 45°.
2) Напишем первый закон Ньютона (сумма всех сил = 0, при этом силы - это вектора):
N + mg + Fтр = 0.
Спроецируем вектора на оси OX и OY:
OX: mg sinα - u N = 0
(в этой записи мы учли, что Fтр = u N, где u - коэф-т трения, N - сила нормальной реакции опоры)
OY: N - mg cosα = 0,
N = mg cosα (!)
Подставим формулу (!) в OX:
mg sinα - u mg cosα = 0, откуда
u = tgα.
таким образом, масса бруска не нужна, важен только угол наклонной плоскости