Question

Небольшое тело массой m = 10 мг, подвешенное на невесомой нерастяжимой нити длиной l = 10 см, поглощает короткий световой импульс с энергией Е = 30 Дж, распространяющийся в горизонтальном направлении. Найти угол отклонения нити от вертикали.

Answer 1

Вот здесь написано как формулой писать а потом решение ну и одновременно ответ!!

Answer 2

Для решения этой задачи, нам понадобятся законы сохранения импульса и энергии.

1. Закон сохранения импульса: Импульс падающего светового импульса равен импульсу отраженного светового импульса (так как тело поглощает световой импульс и двигается в противоположном направлении).

2. Закон сохранения энергии: Энергия падающего светового импульса равна сумме энергии отраженного светового импульса и кинетической энергии движущегося тела.

Давайте обозначим угол отклонения нити от вертикали как θ.

Данные: Масса тела, m = 10 мг = 10 * 10^(-6) кг, Длина нити, l = 10 см = 0.1 м, Энергия светового импульса, E = 30 Дж.

Для начала, найдем скорость тела после поглощения светового импульса с помощью закона сохранения энергии:

Энергия светового импульса = Кинетическая энергия тела E = (1/2) * m * v^2

где v - скорость тела после поглощения светового импульса.

v^2 = (2 * E) / m v^2 = (2 * 30 Дж) / (10 * 10^(-6) кг) v^2 = 6000000 м^2/с^2 v = √(6000000) м/с v ≈ 2450 м/с

Теперь, найдем горизонтальную компоненту скорости тела, которая будет сохраняться после отскока:

Vx = v * cosθ, где Vx - горизонтальная компонента скорости.

Мы также знаем, что компонента скорости Vx сохраняется, так как по горизонтали никаких внешних горизонтальных сил нет.

Теперь, найдем вертикальную компоненту скорости тела после отскока:

Vy = v * sinθ, где Vy - вертикальная компонента скорости.

Из закона сохранения энергии: Механическая энергия до столкновения = Механическая энергия после столкновения

(m * g * l) + (1/2 * m * V^2) = 1/2 * m * Vy^2

где g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9.8 м/с^2).

(10 * 10^(-6) кг * 9.8 м/с^2 * 0.1 м) + (1/2 * 10 * 10^(-6) кг * v^2) = 1/2 * 10 * 10^(-6) кг * Vy^2

1.96 * 10^(-6) кг м/с^2 + 1.225 * 10^(-2) кг м^2/с^2 = 1/2 * Vy^2

1.225 * 10^(-2) кг м^2/с^2 = 1/2 * Vy^2

Vy^2 = 2.45 * 10^(-2) кг м^2/с^2

Vy = √(2.45 * 10^(-2)) м/с

Vy ≈ 0.1567 м/с

Теперь, учитывая, что Vy = v * sinθ:

0.1567 м/с = 2450 м/с * sinθ

sinθ = 0.1567 м/с / 2450 м/с

sinθ ≈ 0.000064

θ ≈ arcsin(0.000064)

θ ≈ 0.0037 градусов

Таким образом, угол отклонения нити от вертикали составляет примерно 0.0037 градусов.