На заряженное тело со стороны электрического поля действует дополнительная сила qE, она и изменяет период маятника.
Дано: m = 16 г = 0,016 кг: q = 100 нКл = 10⁻⁷ Кл; T₁ = 1 с; T₂ = 0,95 с.
g = 9.8 м/с²
Найти: E.
Расставим на чертеже силы, действующие на шарик, выведенный из равновесия. Со стороны нитки на него действует сила упругости T, со стороны электрического поля сила qE, кроме этого есть сила тяжести mg, она направлена вниз.
Результирующая сила R стремится возвратить шарик в положение равновесия. Так как период колебаний уменьшился, возвращающая сила должна увеличиться, для этого сила qE должна быть направлена вниз.
В отсутствии электрического поля возвращающая сила равна mg sin φ.
После включения электрического поля возвращающая сила оказывается равной
Значит, наличие электрического поля эффективно просто меняет
ускорение свободного падения с g на g*.
Период колебаний математического маятника вычисляется по формуле
где L — длина нити.
Тогда
Делим T₁ на T₂, при этом неизвестная длина нити L сократится:
Подставляем числовые значения и находим, что напряжённость электрического поля равна E = 1.7 · 10⁵ В/м.
При погружении в жидкость капилляра (узкой трубки) уровень жидкости, смачивающей стенки капилляра, выше, чем аналогичный уровень в широком сосуде. Причем уровень жидкости в капилляре тем выше, чем меньше радиус капилляра. При смачивании, например водой стеклянного капилляра (краевой угол смачивания θ<90°) образуется вогнутый мениск, жидкость в капилляре поднимается. Это явление называется капиллярным поднятием жидкости. Жидкость поднимается тем выше, чем меньше радиус капилляра. Поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну, поэтому дополнительное давление Лапласа стремится растянуть жидкость (давление направлено к центру кривизны) и поднимает ее в капилляре.
При несмачивании, например ртутью стеклянного капилляра (θ>90°), образуется выпуклый мениск, уровень жидкости в капилляре опускается. Это явление называется капиллярной депрессией. Жидкость опускается тем ниже, чем меньше радиус капилляра. Кривизна поверхности жидкости будет положительной, дополнительное давление Лапласа направлено внутрь жидкости (жидкость будет сжиматься), в результате чего жидкость в капилляре опускается.
Высота поднятия (понижения) уровня жидкости в капилляре:
h = 2σcosθ/((ρ-ρ₀)gR), где σ - коэффициент поверхностного натяжения искривленной поверхности, разделяющей жидкую и газообразную фазы, R - радиус капилляра, θ - краевой угол смачивания, ρ - плотность жидкости, ρ₀ - плотность газа, п - ускорение свободного падения 9,81 м/с² Это выражение носит название уравнения Жюрена
E = 1.7 · 10⁵ В/м
Объяснение:
На заряженное тело со стороны электрического поля действует дополнительная сила qE, она и изменяет период маятника.
Дано: m = 16 г = 0,016 кг: q = 100 нКл = 10⁻⁷ Кл; T₁ = 1 с; T₂ = 0,95 с.
g = 9.8 м/с²
Найти: E.
Расставим на чертеже силы, действующие на шарик, выведенный из равновесия. Со стороны нитки на него действует сила упругости T, со стороны электрического поля сила qE, кроме этого есть сила тяжести mg, она направлена вниз.
Результирующая сила R стремится возвратить шарик в положение равновесия. Так как период колебаний уменьшился, возвращающая сила должна увеличиться, для этого сила qE должна быть направлена вниз.
В отсутствии электрического поля возвращающая сила равна mg sin φ.
После включения электрического поля возвращающая сила оказывается равной
Значит, наличие электрического поля эффективно просто меняет
ускорение свободного падения с g на g*.
Период колебаний математического маятника вычисляется по формуле
где L — длина нити.
Тогда
Делим T₁ на T₂, при этом неизвестная длина нити L сократится:
Подставляем числовые значения и находим, что напряжённость электрического поля равна E = 1.7 · 10⁵ В/м.
При смачивании, например водой стеклянного капилляра (краевой угол смачивания θ<90°) образуется вогнутый мениск, жидкость в капилляре поднимается. Это явление называется капиллярным поднятием жидкости. Жидкость поднимается тем выше, чем меньше радиус капилляра. Поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну, поэтому дополнительное давление Лапласа стремится растянуть жидкость (давление направлено к центру кривизны) и поднимает ее в капилляре.
При несмачивании, например ртутью стеклянного капилляра (θ>90°), образуется выпуклый мениск, уровень жидкости в капилляре опускается. Это явление называется капиллярной депрессией. Жидкость опускается тем ниже, чем меньше радиус капилляра. Кривизна поверхности жидкости будет положительной, дополнительное давление Лапласа направлено внутрь жидкости (жидкость будет сжиматься), в результате чего жидкость в капилляре опускается.
Высота поднятия (понижения) уровня жидкости в капилляре:
h = 2σcosθ/((ρ-ρ₀)gR), где σ - коэффициент поверхностного натяжения искривленной поверхности, разделяющей жидкую и газообразную фазы, R - радиус капилляра, θ - краевой угол смачивания, ρ - плотность жидкости, ρ₀ - плотность газа, п - ускорение свободного падения 9,81 м/с²
Это выражение носит название уравнения Жюрена