Першу третину шляху s тіло пройшло з невідомою швидкістю v1, другу – зі швидкістю v2 = 4 км/год, третю – зі швидкістю v3 = 8 км/год. Проте, виявилося, що середня швидкість протягом всього шляху дорівнює vс = 3.4 км/год. Визначити швидкість руху тіла протягом першої третини шляху v1 – ?

  центростремительное ускорение протона находится по формуле а=4*пи^2*n^2*r знак ^ означает здесь возведение в степень, в данном случае, в квадрат. сила, действующая на протон, по второму закону ньютона, равна f=ma=4*пи^2*n^2*r*m с другой стороны, очевидно, что сила, действующая на этот протон, будет ничем иным, как силой лоренца. поскольку поле перпендикулярно плоскости, в которой движется протон, а скорость протона в каждый момент времени лежит в этой плоскости и направлена по касательной к орбите протона, то угол между вектором скорости и вектором индукции магнитного поля равен 90 градусов, и сила лоренца в таком случае может быть выражена формулой fлор=qvb. то есть f=fлор, или 4*пи^2*n^2*r*m=qvb в свою очередь, v=2*пи*r*n - так выражается линейная скорость протона через частоту обращения и радиус его орбиты. подставляя это выражение в равенство 4*пи^2*n^2*r*m=qvb имеем 4*пи^2*n^2*r*m=q*2*пи*r*n*b сократив на 2*пи*r*n, получим 2*пи*n*m=q*b откуда n=q*b/(2*пи*m) учитывая, что для протона m=1,7*10^-27кг, q=1,6*10^-19кл. имеем.                                         n=1,6*10^-19*1,5/(2*3,14*1,7*10^-27)=22,5*10^6 (оборотов в сек), или 22,5 мегагерц!

Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:

\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]

Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.

\[\left\{ \begin{gathered}

{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\

{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\

\end{gathered} \right.\]

Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:

\[\left\{ \begin{gathered}

{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\

{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\

\end{gathered} \right.\]

Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.

\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]

Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.