Горизонтальне дротяне кільце масою 2 г і радіусом 5 см торкається поверхні води. Яку силу потрібно прикласти до нього, щоб відірвати від води? Температура води 20 °С, вода змочує дріт.
Первое, что приходит в голову нормальному человеку, - нельзя, потому что газ привык занимать весь предоставленный ему объем. Но мы ж психи, поэтому будем сейчас извращаться. Вот что можно придумать. Если банку страшно сильно раскрутить на какой-нибудь веревке, то газ под действием силы инерции убежит от центра вращения, а в противоположной стороне банки образуется разрежение. Вот я думаю, что если хорошо подобрать угловую скорость, то можно добиться "почтивакуума" в половине банки. Если вопрос задал учитель, то все же скажите, что нельзя и аргументируйте это так же, как сделал это я в первом абзаце.
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
Но мы ж психи, поэтому будем сейчас извращаться. Вот что можно придумать. Если банку страшно сильно раскрутить на какой-нибудь веревке, то газ под действием силы инерции убежит от центра вращения, а в противоположной стороне банки образуется разрежение. Вот я думаю, что если хорошо подобрать угловую скорость, то можно добиться "почтивакуума" в половине банки.
Если вопрос задал учитель, то все же скажите, что нельзя и аргументируйте это так же, как сделал это я в первом абзаце.
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