Вес — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Сила тяжести — сила, с которой тело притягивается землей (можно рассматривать силу тяжести и для других случаев гравитационного взаимодействия, например на других планетах, но здесь этого делать не будем).
В общем случае (если тело находится в покое или равномерно движется) вес и сила тяжести отличаются только точкой приложения (численно они в этих случаях равны). Считают, что вес приложен в точке опоры или подвеса (для простоты не будем рассматривать случаи, когда таких точек несколько; все равно все будет сводиться к одной точке). Силу тяжести считают приложенной тоже в одной точке — в центре тяжести тела.
Что нужно сделать, чтобы вес исчез (то есть, чтобы исчезла сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес)? Как вариант, можно просто убрать опору или подвес — вес сразу исчезнет, а само тело начнет двигаться равноускоренно — падать — под действием силы тяжести (действием других сил пренебрежем, поскольку они в данном случае пренебрежимо малы). Вот случай свободного падения и есть пример ситуации, в которой вес меньше силы тяжести (практически вес в этом случае вообще равен нулю). Еще один из уменьшить давление тела на опору или воздействия на подвес — поместить тело в жидкость или в газ. По закону Архимеда такое тело потеряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ. Именно поэтому тела, погруженные в воду (или другую жидкость), весят ощутимо меньше. Здесь тоже вес меньше силы тяжести. Можно придумать массу других примеров, когда какие-либо силы уменьшают давление тела на опору или воздействие на подвес — во всех этих случаях вес будет меньше силы тяжести.
Что сделать, чтобы увеличить вес? Нужно за счет каких-то других сил увеличить силу давления тела на опору или силу растяжения подвеса. Примеров также можно придумать массу. Например, когда вы спускаетесь в лифте и лифт притормаживает, ваш вес увеличивается. И чем быстрее лифт притормаживает (чем больше численное значение ускорения), тем больше вы "прибавляете" в весе — сильнее давите на пол лифта.
Массу примеров с изменением веса можно почерпнуть из случаев движения по окружности (например, по вогнутой дороге или по выпуклой; "мертвая петля" в авиации; различные трюки и аттракционы). В одних случаях (в одних точках) здесь вес будет больше силы тяжести, в других — меньше. Если разницу между весом и силой тяжести вы уловили, то без труда разберетесь во всех этих случаях.
Сила тяжести — сила, с которой тело притягивается землей (можно рассматривать силу тяжести и для других случаев гравитационного взаимодействия, например на других планетах, но здесь этого делать не будем).
В общем случае (если тело находится в покое или равномерно движется) вес и сила тяжести отличаются только точкой приложения (численно они в этих случаях равны). Считают, что вес приложен в точке опоры или подвеса (для простоты не будем рассматривать случаи, когда таких точек несколько; все равно все будет сводиться к одной точке). Силу тяжести считают приложенной тоже в одной точке — в центре тяжести тела.
Что нужно сделать, чтобы вес исчез (то есть, чтобы исчезла сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес)? Как вариант, можно просто убрать опору или подвес — вес сразу исчезнет, а само тело начнет двигаться равноускоренно — падать — под действием силы тяжести (действием других сил пренебрежем, поскольку они в данном случае пренебрежимо малы). Вот случай свободного падения и есть пример ситуации, в которой вес меньше силы тяжести (практически вес в этом случае вообще равен нулю).
Еще один из уменьшить давление тела на опору или воздействия на подвес — поместить тело в жидкость или в газ. По закону Архимеда такое тело потеряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ. Именно поэтому тела, погруженные в воду (или другую жидкость), весят ощутимо меньше. Здесь тоже вес меньше силы тяжести.
Можно придумать массу других примеров, когда какие-либо силы уменьшают давление тела на опору или воздействие на подвес — во всех этих случаях вес будет меньше силы тяжести.
Что сделать, чтобы увеличить вес? Нужно за счет каких-то других сил увеличить силу давления тела на опору или силу растяжения подвеса. Примеров также можно придумать массу. Например, когда вы спускаетесь в лифте и лифт притормаживает, ваш вес увеличивается. И чем быстрее лифт притормаживает (чем больше численное значение ускорения), тем больше вы "прибавляете" в весе — сильнее давите на пол лифта.
Массу примеров с изменением веса можно почерпнуть из случаев движения по окружности (например, по вогнутой дороге или по выпуклой; "мертвая петля" в авиации; различные трюки и аттракционы). В одних случаях (в одних точках) здесь вес будет больше силы тяжести, в других — меньше. Если разницу между весом и силой тяжести вы уловили, то без труда разберетесь во всех этих случаях.
ДАНО
S=100 см^2 =100*10^-4 м2
d=3 мм =3*10^-3 м
U=300 B
ε1=1 - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха
ε2=5 - относительная диэлектрическая проницаемость фарфора
ε0 = 8.85*10^-12 Ф/м - электрическая постоянная
W1 - ? ω1 -?
W2 - ? ω2 -?
РЕШЕНИЕ
Энергия поля конденсатора
W=CU^2/2
где
U - разность потенциалов на пластинах конденсатора
С - электроемкость
Емкость конденсатора
C=εε0S/d
W=CU^2/2 = εε0S/d * U^2/2
W1=1*8.85*10^-12*100*10^-4/(3*10^-3) * 300^2/2 =1.3275*10^-6 Дж= 1.33 мкДж
W2=5*8.85*10^-12*100*10^-4/(3*10^-3) * 300^2/2 =6.6375*10^-6 Дж= 6.64 мкДж
Объемная плотность энергии поля конденсатора
ω=W/V
где
W - энергия поля конденсатора
V=Sd- объем, занимаемый полем (объем пространства между пластинами конденсатора )
ω=W/V =W/(Sd)
ω1=1.3275*10^-6 /(100*10^-4*3*10^-3)=0.044 Дж/м3
ω2=6.6375*10^-6 /(100*10^-4*3*10^-3)= 0.221 Дж/м3
ОТВЕТ
W1=1.3275*10^-6 Дж= 1.33 мкДж
W2=6.6375*10^-6 Дж= 6.64 мкДж
ω1=0.044 Дж/м3
ω2=0.221 Дж/м3