У мішку з піском масою 1 кг що висить на легкому підвісі завдовжки 10 м застряє куля масою 10 г яка летіла горизонтально зі швидкістю 1010 м/с. Визначити кут на який відхилиться підвіс від вертикалі
m₁ = ρ₁V₁, где ρ₁ и V₁ - плотность и детали. Плотность железа равна 7,8 г/см³ (из таблицы плотностей в учебнике для 7 класса), объем из условия задачи равен 40 см³
Объём рукоятки:
V₂ = m₂/ρ₂, где m₂ и ρ₂ - масса и плотность материала рукоятки соответственно. Из условия задачи m₂ = 153 г, ρ₂ = 800 кг/м³ = 0,8 г/см³
Мощность P = 6 Вт, площадь пластины S = 10 см², коэффициент отражения R = 0.6
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине. - Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п - Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади: p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ρ = 2000 кг/м³
Объяснение:
Масса бойка:
m₁ = ρ₁V₁, где ρ₁ и V₁ - плотность и детали. Плотность железа равна 7,8 г/см³ (из таблицы плотностей в учебнике для 7 класса), объем из условия задачи равен 40 см³
Объём рукоятки:
V₂ = m₂/ρ₂, где m₂ и ρ₂ - масса и плотность материала рукоятки соответственно. Из условия задачи m₂ = 153 г, ρ₂ = 800 кг/м³ = 0,8 г/см³
Средняя плотность:
ρ = (m₁ + m₂)/(V₁+V₂)
или
ρ = (ρ₁V₁ + m₂) / (V₁ + m₂/ρ₂) = (7,8 г/см³ × 40 см³ + 153 г) / (40 см³ + 153 г / 0,8 г/см³) ≈ 2,0 г/см³ = 2000 кг/м³
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа