Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Июнь 2021   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Михаил Александров
Статус: Советник
Рейтинг: 598
∙ повысить рейтинг » 		Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 373
∙ повысить рейтинг » 		CradleA
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 263
∙ повысить рейтинг »

Физика

Номер выпуска:2638
Дата выхода:01.06.2021, 23:45
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:17 / 90
Вопросов / ответов:4 / 5

Консультация # 200977: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Два точечных заряда 3 нКл и 7 нКл удалены друг от друга на расстоянии 3+7 см. Какая потребуется работа по их сближению в два раза: (3+7)/2 ? Как при этом измениться напряженность поля и потенциал в центре между ними?...
Консультация # 200980: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: ""Что представляет собой геометрическое место точек конца радиус-вектора r, удовлетворяющего условию r•a=(a2)/2, где a - постоянный вектор?" Консультация # 20098 3: Уважаемые эксперты! Добрый день, прошу Вашей помощи в решении этой задачи: В трех вершинах равностороннего треугольника со стороной а=20 см расположены два положительных и один отрицательный заряд одинаковой величины 2 мкКл. Нужно определить напряженность и потенциал результирующего поля в центре треугольника. ...
Консультация # 200984: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Определить время за которое тело упадет на землю с высоты h=2000 км. Сопротивлением воздуха пренебречь. Как изменится это время если h=∞...

Консультация # 200977:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:
Два точечных заряда 3 нКл и 7 нКл удалены друг от друга на расстоянии 3+7 см. Какая потребуется работа по их сближению в два раза: (3+7)/2 ? Как при этом измениться напряженность поля и потенциал в центре между ними?

Дата отправки: 27.05.2021, 06:11
Вопрос задал: dtukhvathin (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует vsetin (8-й класс):

Когда два заряда q1 и q2 находятся на расстоянии r, их потенциальная энергия равна U= k*q1*q2/r.

В данном случае работа A - это изменение потенциальной энергии из-за изменения расстояния, т.е.

A = U2 - U1 = k*q1*q2/ (r/2) - k*q1*q2/r = 2*k*q1*q2/r - k*q1*q2/r = k*q1*q2/r

т.е. в данном случае численно работа будет равна потенциальной энергии зарядов, когда их еще не сближали.

Поставляя численные значения получаем:

A=9*109*3*10-9*7*10-9/(10*10-2) =1,89*10-6 (Дж)

Насчет второго вопроса все зависит, что мы назовем центром и как относительно него мы перемещали заряды.

Если этот центр - это точка посередине между зарядами (на расстоянии 5 см до каждого заряда), а потом каждый заряд мы приблизили к этому центру на 2,5 см, то, поскольку
расстояние до него от каждого заряда уменьшилось вдвое и поскольку F ~ 1/r2, а U ~ 1/r, то напряженность возросла в 4 раза, а потенциал - в два раза.
Тот же результат получится, если мы имеем в виду не конкретную фиксированную в пространстве точку, а значение этих параметров на полпути между зарядами.

Если же мы перемещали заряды по-другому, то и результат будет другим. В любом случае напряженность и потенциал в этой точке увеличатся.

Консультировал: vsetin (8-й класс)
Дата отправки: 27.05.2021, 12:30 style="font-style: italic;">Спасибо!
-----
Дата оценки: 27.05.2021, 14:26
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 200980:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
""Что представляет собой геометрическое место точек конца радиус-вектора r, удовлетворяющего условию r•a=(a2)/2, где a - постоянный вектор?"

Дата отправки: 27.05.2021, 12:46
Вопрос задал: Oleg (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует vsetin (8-й класс):

ПРИМЕЧАНИЕ. Большими буквами написаны векторы.

ПЕРВЫЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ.

Запишем вектор А через его единичный вектор и длину:

А=E*a

Тогда R*A=R*E*a =a2/2

R*E*a =a2/2
=> R*E=a/2

С другой стороны R*E=r*cos(α)*1= r*cos(α)

=> r*cos(α) = a/2

то есть длина проекции вектора R в направлении E (по сути, в направлении вектора А) постоянна и равна a/2.

Поскольку речь идет о радиус-векторе, начало которого находится в начале координат, то это означает, что конец этого вектора проецируется в точку, которая расположена в направлении, заданном вектором А, на расстоянии а/2 от начала координат.

Таким образом, это плоскость, перпендикулярная вектору А и проходящая через его середину (через точку R=A/2), при условии, что начало вектора А совпадает с началом координат.

ВТОРОЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ.

R*A=a2/2 = A*A/2
R*A=A*A/2
R*A - A*A/2 = 0
(R - A/2 )*A=0

т.е. (R - A/2) ⊥ A

Это уравнение плоскости проходящей через точку R=A/2 и имеющей направляющий вектор A.

То есть геометрическое место точек - плоскость, перпендикулярная вектору А и проходящая через точку R=A/2.

Консультировал: vsetin (8-й класс)
Дата отправки: 27.05.2021, 22:52 style="font-style: italic; color: gray;">нет комментария
-----
Дата оценки: 28.05.2021, 11:17
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 200983:

Уважаемые эксперты! Добрый день, прошу Вашей помощи в решении этой задачи: В трех вершинах равностороннего треугольника со стороной а=20 см расположены два положительных и один отрицательный заряд одинаковой величины 2 мкКл. Нужно определить напряженность и потенциал результирующего поля в центре треугольника.

Дата отправки: 27.05.2021, 14:39
Вопрос задал: Павел (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует vsetin (8-й класс):


По определению E=F/q. Значит, чтобы найти E в данной точке, поместим туда положительный пробный заряд q, найдем равнодействующую и поделим ее на величину заряда. В данном случае, помещаем пробный заряд в центр треугольника.

Если провести прямую через точку, в которой находится отрицательный заряд, и через центр треугольника, в который помещен пробный заряд, то видно, что рисунок симметричен относительно этой прямой (симметрично расположены точки и заряды, помещенные в них). Это означает, что искомая равнодействующая будет действовать вдоль этой прямой. Поэтому чтобы найти искомую равнодействующую, достаточно все силы, действующие на пробный заряд со стороны остальных трех зарядов, спроецировать на эту прямую.

Поскольку до всех трех зарядов расстояние от пробного заряда одинаковое, а заряды остальных трех зарядов также одинаковые, то модуль трех сил также одинаков и равен

F=k*q*Q/R2, где q - величина пробного заряда; Q - величина (мо дуль) каждого из зарядов, приведенных в задаче; R - расстояние от пробного заряда до каждого из зарядов.

Поскольку R - по сути, радиус описанной окружности вокруг равностороннего треугольника, то R=a/sqrt(3).

=> F=3*k*q*Q/a2

Направления проекций всех трех векторов одинаковы (от пробного заряда к отрицательному), причем у положительных зарядов проекции также одинаковы.
Значит равнодействующая равна

F + 2*F*sin(30°) = F+2*F*1/2 =2*F, где F*sin(30°) - проекция силы, действующей со стороны каждого положительного заряда, на нашу прямую.

Таким образом равнодействующая равна 2*F = 6*k*q*Q/a2

=> E=6*k*Q/a2 или E=6*9*109*2*10-6/(0,2)2 = 2,7*106(В/м)

Таким образом, первый ОТВЕТ: в центре треугольника напряженность равна 2,7*106 В/м и направлена в сторону отрицательного заряда

Потенциал равен

k*Q/R + k*Q/R - k*Q/R = k* Q/R =k*Q*sqrt(3)/a, где первые два члена связаны с положительными зарядами, а последний - с отрицательным.

По сути, это сумма всех выражений для потенциальной энергии для всех пар зарядов, в которых обязательно один из зарядов - наш пробный. Затем эта сумма (суммарная потенциальная энергия) делится на величину пробного заряда.

Численно 9*109*2*10-6*sqrt(3)/0,2 ≈ 1,56*105 (В)

Второй ОТВЕТ: 1,56*105 В

Консультировал: vsetin (8-й класс)
Дата отправки: 28.05.2021, 10:11
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 200984:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Определить время за которое тело упадет на землю с высоты h=2000 км. Сопротивлением воздуха пренебречь. Как изменится это время если h=∞

Дата отправки: 27.05.2021, 16:40
Вопрос задал: patrakovzenit (Посетитель)
Всего ответов: 2
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Гордиенко Андрей Владимирович (Академик):

Здравствуйте, patrakovzenit!

Определить время за которое тело упадет на землю с высоты h=2000 км. Сопротивление воздуха пренебречь. Как изменится это время если h=~

patrakovzenit


Дано: км, км -- высоты, с которых тело падает на поверхность Земли.
Определить: -- время, за которое тело упадёт на поверхность Земли с высоты -- отношение времени падения тела на поверхность Земли с высоты к времени падения тела на поверхность Земли с высоты

Первая часть Вашего вопроса является одним из предметов рассмотрения задачи, условие и решение которой в общем виде, согласно [1], показаны в прикреплённых файлах. После подстановки в формулу из приведенного решения задачи числовых значений величин км, м/с2, получим

(с).


Как я понимаю, понятие бесконечной высоты лишено физического смысла, поскольку высота над поверхностью Земли не может превышать радиуса Вселенной, относительно которого точных данных нет. Кроме того, поставленная задача может быть решена только с привлечением теории относительности ввиду релятивистского эффекта возрастания массы тела. Поэтому на вторую часть Вашего вопроса я не отвечу.

Ответ: с.
Литература
1. Теоретическая механика. Дин амика. Практикум. В 2 ч. Ч. 1. / В. А. Акимов [и др.]. -- Минск: Новое знание; М.: ЦУПЛ. -- 2010.

Ответ отредактирован модератором Гордиенко Андрей Владимирович (Академик) 29.05.2021, 13:29

Консультировал: Гордиенко Андрей Владимирович (Академик)
Дата отправки: 29.05.2021, 13:05
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультирует vsetin (8-й класс):

Сложность этой задачи - в вычислении интеграла.

Считаем Землю абсолютно неподвижной. Поскольку высота составляет треть радиуса Земли, а во второй части спрашивается о еще больших значениях, то рассчитываем силу взаимодействия по закону Ньютона. Тогда

m*dv/dt = - γ*m*M/r2, где - M - масса Земли; r - расстояние от тела до центра Земли; γ - постоянная всемирного тяготения.

или dv/dt = - γ*M/r2

r=R+h, где R - радиус Земли; h - текущая высота над Землей

Делаем замену переменных (r на h).

d2h/dt2 = - γ*M/(R+h)2

Умножим обе стороны уравнения на dh/dt и получим:

dh/dt*d2h/dt2 = - γ*M/(R+h)2*dh/dt

d( (dh/dt)2/2)/dt = γ*M*d( 1/(R+h) )/dt

Откуда, интегрируя, получаем: (dh/dt)2 = 2*γ*M/(R+h) + C, где C - константа, которая определяется из условия при t=0, h=H, v=0 .

0= 2*γ*M/(R+H) + C

=> C = - 2*γ*M/(R+H)

Значит, (dh/dt)2 = 2*γ*M/(R+h) - 2*γ*M/(R+H)

или dh/dt= sqrt( 2*γ*M/(R+h) - 2*γ*M/(R+H) )

или, разделяя переменные, получаем уравнение:

dt = dh/sqrt( 2*γ*M/(R+h) - 2*γ*M/(R+H) )

Осталось проинтегрировать это уравнение. Вручную я бы, вряд ли, это сделал, но с помощью программ интегрирования в Интернете получаем готовое выражение (не буду его здесь приводить, лишь обозначим его как F(h)). В этом и есть сложность этой задачи: интегрирование.

Получаем выражение вида t = F(h) + C1, где C1 - константа, которую находим из условия при t=0 h=H, т.е.

0=F(H)+C1, откуда C1=-F(H).

Значит, искомое T= F(0) - F(H), т.е. падение до нулевой высоты.

Что касается, бесконечной высоты, то нужно просто найди предел найденного выражения для T при H стремящемся к бесконечности. Скорее всего, при вычислении этого предела приде тся воспользоваться правилом Лопиталя.

ПРИМЕЧАНИЕ. Разумеется, бесконечная высота - это абстракция этой задачи, но высота 2000 км - это тоже абстракция - на этой высоте уже придется учитывать влияние других планет, например, Солнца, чего мы не делали, да и неподвижной Земли не бывает, а значит, тело будет не падать на Землю, а "догонять" Землю. В этом случае уравнения совершенно другие. В общем, вся эта задача - сплошное упрощение реальной ситуации и одновременно ее усложнение (в первую очередь, появление очень непростых интегралов).

Консультировал: vsetin (8-й класс)
Дата отправки: 31.05.2021, 16:53
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!
В избранное