Тогда в этом участке электронов проводимости, их общий заряд равен .
Поскольку сила тока - заряд, протекающий через сечение проводника в единицу времени, то за время через сечение проволоки протечёт заряд
Представим, что все электроны проводимости движутся с одинаковой скоростью , тогда за время через сечение проволоки должен протечь заряд (за это время через сечение протекут все электроны проводимости из рассматриваемого участка проволоки). С другой стороны, этот заряд равен . Эти два выражения можно приравнять и найти из них искомую скорость :
Заметим, что при прохождении точки π/2 шарик должен иметь неотличимое натяжение нити, иначе она согнется и полный оборот не получится.
Тогда по второму закону Ньютона имеем: mg = ma, т.е. a = g
Центростремительное ускорение шарика в точке π/2: g = V2^2 / R => V2^2 = g R
Теперь прибегнем к закону сохранения энергии (в точке -π/2 и π/2). Получаем (V1 - начальная скорость шарика, которую мы ищем):
mV1^2 / 2 = mV2^2/2 + mg2R
mV1^2 / 2 = (mgR + 4mgR) / 2
mV1^2 = 5mgR
V1 = √5gR
Её объём равен , масса .
Тогда в этом участке электронов проводимости, их общий заряд равен .
Поскольку сила тока - заряд, протекающий через сечение проводника в единицу времени, то за время через сечение проволоки протечёт заряд
Представим, что все электроны проводимости движутся с одинаковой скоростью , тогда за время через сечение проволоки должен протечь заряд (за это время через сечение протекут все электроны проводимости из рассматриваемого участка проволоки). С другой стороны, этот заряд равен . Эти два выражения можно приравнять и найти из них искомую скорость :
Подставляем значения:
v = 0.004 м/с = 4 мм/с