Question

Алюминиевый шарик массой 5 г, имеющий заряд -10^8 Кл, помещен в жидкость. Определите величину напряженности электрического поля, направленного вниз, если шарик плавает, полностью погрузившись в жидкость плотностью 810 кг/м3. Помогите, пожалуйста, разобраться с решением. У меня почему-то получается отрицательный ответ. Мне очень хочется понять как это правильно решать.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

m = 5 г = 0,005 кг

|q| = 1·10⁻⁸ Кл      (Внимание, ошибка в условии)

ρ = 2 700 кг/м ³  - плотность алюминия

ρж = 810 кг/м ³ - плотность жидкости

________________

E - ?

Составим уравнение равновесия:

m·g = Fэл + Fвыт

m·g = q·E + ρж·g·V

m·g = q·E + ρж·g·(m/ρ)

m·g - ρж·g·(m/ρ) = q·E

m·g· (1 - ρж/ρ)  = q·E

E = m·g· (1 - ρж/ρ)  / q

E = 0,005·10·(1 - 810/2700) / (1·10⁻⁸) ≈ 3 500 кВ/м

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знать связь между массой плавающего тела, объемом жидкости, которую оно вытесняет, и плотностью жидкости. Это можно выразить через архимедову силу:

Архимедова сила (F_A) = плотность жидкости (ρ_ж) * объем вытесненной жидкости (V_ж) * ускорение свободного падения (g).

Шарик находится в равновесии, когда архимедова сила равна силе тяжести шарика. Сила тяжести (F_G) равна произведению массы шарика (m_ш) на ускорение свободного падения (g):

Сила тяжести (F_G) = масса шарика (m_ш) * ускорение свободного падения (g).

Так как шарик плавает и полностью погружен в жидкость, объем вытесненной жидкости равен объему шарика.

Объем шарика (V_ш) = масса шарика (m_ш) / плотность материала шарика (предположим, что это алюминий).

Объем вытесненной жидкости (V_ж) = объем шарика (V_ш).

Теперь, когда мы имеем все эти соотношения, мы можем приравнять архимедову силу к силе тяжести:

плотность жидкости (ρ_ж) * объем шарика (V_ш) * ускорение свободного падения (g) = масса шарика (m_ш) * ускорение свободного падения (g).

Масса шарика и ускорение свободного падения сокращаются:

плотность жидкости (ρ_ж) * объем шарика (V_ш) = плотность материала шарика * объем шарика.

Плотность материала шарика известна (для алюминия), и плотность жидкости также дана в условии задачи. Мы можем использовать эти значения, чтобы найти объем шарика:

Объем шарика (V_ш) = (плотность материала шарика / плотность жидкости) * объем шарика.

Теперь, когда у нас есть объем шарика, мы можем вычислить объем вытесненной жидкости:

Объем вытесненной жидкости (V_ж) = объем шарика (V_ш).

И, наконец, для определения величины напряженности электрического поля (E), мы можем использовать формулу:

E = F_A / q,

где F_A - архимедова сила, а q - заряд шарика.

Надеюсь, это решение поможет вам понять, как правильно решить задачу. Если у вас остались вопросы или нужна дополнительная помощь, не стесняйтесь спрашивать.