Заряженный электроскоп A соединили при металлической проволоки с незаряженным электроскопом B, а потом разъединили. Таким же образом электроскоп B соединяют с электроскопом С. А потом электроскоп С соединяют с электроскопом D. Известно, что заряд электроскопа B после выполнения всех указанных действий равен 20 усл. ед. заряда. Чему равны заряды электроскопов A,C и D после всех действий? Все электроскопы одинаковые.
пусть условия на этом уровне нормальные (P = 10^5 Па, T = 273 K)
запишем первый закон Ньютона:
Fa + mg + F = 0, где Fa - Архимедова сила, F - искомая сила натяжения
в проекции на некоторую ось, направленную в сторону Fa:
Fa - mg - F = 0
2) пусть высота подъема шара - максимальная, тогда силы, действующие на него, скомпенсированы (аналогично):
Fa - mg = 0
пусть на h(max) плотность воздуха равна p'(в) = p(в) / 2.
составим систему уравнений:
p(в) g V = F + mg
p'(в) g V = mg
вычитаем из первого уравнения второе
gV (p(в) - p'(в)) = F
F = p(в) g V / 2.
3) по уравнению Менделеева-Клапейрона (пусть воздух - идеальный газ):
P V = m R T / M
делим на объем обе части
P = p R T / M => p = P M / R T.
молярная масса воздуха M = 29*10^-3 кг/моль
F = P M g V / 2 R T
F = 10^5 * 29 * 6 / 2 * 8,31 * 273,
F = 3 834,913 H ≈ 3,8 кН
максимальная высота будет в момент, когда вся кинетическая энергия перейдёт в потенциальную , то-бишь : Ек = Еп , где Еп = mgh
отсюда h = Ек / mg = 200 / 0,5 *10 = 40 м
Т.к. полная механическая энергия не меняется в данной замкнутой системе , то на высоте 10 м будет и кинетическая и потенциальная энергия .
Полная механическая энергия - максимальная кинетическая,либо потенциальная энергия.
Ek max = Ek + Ep
200дж = mv^2/2 + mgh
отсюда v = sqrt( 2*(Ekmax - mgh )/m ) = 24,5 м/c