Задачей физического эксперимента является определение числового значенияизмеряемых физических величин с заданной точностью.
Сразу оговоримся, что при выборе измерительного оборудования часто нужно также знать диапазон измерения и какое именно значение интересует: например,среднеквадратическое значение (СКЗ) измеряемой величины в определённом интервале времени, или требуется измерять среднеквадратическое отклонение (СКО) (для измерения переменной составляющей величины), или требуется измерять мгновенное (пиковое) значение. При измерении переменных физических величин (например, напряжение переменного тока) требуется знать динамические характеристики измеряемой физической величины: диапазон частот или максимальную скорость изменения физической величины. Эти данные, необходимые при выборе измерительного оборудования, зависят отфизического смысла задачи измерения в конкретном физическом эксперименте.
Итак, повторимся: задачей физического эксперимента является определениечислового значения измеряемых физических величин с заданной точностью. Эта задача решается с прямых или косвенных измерений.
Также, на каждый из двух шариков будут действовать силы: тяжести, Кулона и натяжения нити (на картинке). Так как шарики находятся в покое, то их векторная сумма равна нулю:
Задачей физического эксперимента является определение числового значенияизмеряемых физических величин с заданной точностью.
Сразу оговоримся, что при выборе измерительного оборудования часто нужно также знать диапазон измерения и какое именно значение интересует: например,среднеквадратическое значение (СКЗ) измеряемой величины в определённом интервале времени, или требуется измерять среднеквадратическое отклонение (СКО) (для измерения переменной составляющей величины), или требуется измерять мгновенное (пиковое) значение. При измерении переменных физических величин (например, напряжение переменного тока) требуется знать динамические характеристики измеряемой физической величины: диапазон частот или максимальную скорость изменения физической величины. Эти данные, необходимые при выборе измерительного оборудования, зависят отфизического смысла задачи измерения в конкретном физическом эксперименте.
Итак, повторимся: задачей физического эксперимента является определениечислового значения измеряемых физических величин с заданной точностью. Эта задача решается с прямых или косвенных измерений.
[15.05, 1:04] Мамака: Дано:
q₂=-112нКл=-112·10⁻⁹Кл
q=-46нКл=-46·10⁻⁹Кл
A=44°
r=44.9см=44.9·10⁻²м
Найти:
q₁, N₂, L, m - ?
Заряд равен произведению заряда одного электрона на их количество:
\begin{gathered}|q_2|=|e|N_2 \\\ N_2= \dfrac{|q_2|}{|e|}\end{gathered}∣q2∣=∣e∣N2 N2=∣e∣∣q2∣
Выражаем и находим число электронов:
N_2= \dfrac{112\cdot10^{-9}}{1.6\cdot10^{-19}} =7\cdot10^{11}N2=1.6⋅10−19112⋅10−9=7⋅1011
После соприкосновения аров их заряд стал одинаковым и равным среднему арифметическому исходных зарядов:
q= \dfrac{q_1+q_2}{2}q=2q1+q2
Величина первого заряда:
\begin{gathered}q_1=2q-q_2 \\\ q_1=2\cdot(-46)-(-112)=20(nKl)\end{gathered}q1=2q−q2 q1=2⋅(−46)−(−112)=20(nKl)
После расхождения нити образуют равнобедренный треугольник (на картинке), проведя биссектрису в котором можно записать выражение для синуса:
\sin \frac{A}{2} = \dfrac{ \frac{r}{2} }{L}sin2A=L2r
Тогда, длина нити:
\begin{gathered}L= \dfrac{ r}{2\sin \frac{A}{2} } \\\ L= \dfrac{ 44.9\cdot10^{-2}}{2\sin22^\circ } \approx0.6(m)\end{gathered}L=2sin2Ar L=2sin22∘44.9⋅10−2≈0.6(m)
Также, на каждый из двух шариков будут действовать силы: тяжести, Кулона и натяжения нити (на картинке). Так как шарики находятся в покое, то их векторная сумма равна нулю:
m\vec{g}+\vec{F_K}+\vec{T}=0mg+FK+T=0
Проецируя выражение на пару осей, получим:
\begin{gathered}y: \ mg=T\sin \alpha \\\ x: \ F_K=T\cos \alpha \end{gathered}y: mg=Tsinα x: FK=Tcosα
Разделим почленно первое равенство на второе и выразим m:
\begin{gathered} \dfrac{mg}{F_K} =\mathrm{tg} \alpha \\\ m= \dfrac{F_K\mathrm{tg} \alpha }{g} \end{gathered}FKmg=tgα m=gFKtgα
Угол \alpha =90^\circ- \frac{A}{2}α=90∘−2A , так как в сумме пара углов при основании составляет 180^\circ-A180∘−A
Определяем силу Кулона:
\begin{gathered}F_K=k \dfrac{|q|^2}{r^2} \\\ F_K=9\cdot10^9\cdot \dfrac{|-46\cdot10^{-9}|^2}{(44.9\cdot10^{-2})^2} \approx 9.45\cdot 10^{-5}(N)\end{gathered}FK=kr2∣q∣2
Определяем m:
m= \dfrac{9.45\cdot 10^{-5}\cdot\mathrm{tg} (90^\circ- 22^\circ) }{9.8}\approx23.87\cdot10^{-6}(kg)=23.87(mg)m=9.89.45⋅10−5⋅tg(90∘−22∘)≈23.87⋅10−6(kg)=23.87(mg)
ответ: q₁=20нКл, N₂=7·10¹¹, L=0.6м, m=23.87мг