Каково время, через которое протон, упав с высоты h = 0,5 м на столе, столкнется с полом? Дополнительные данные: масса
Каково время, через которое протон, упав с высоты h = 0,5 м на столе, столкнется с полом? Дополнительные данные: масса протона равна 1,67 * 10^-27 кг, его заряд составляет 1,6 * 10^-19 Кл, а индукция магнитного поля Земли b = 10^-4 Тл.
17.12.2023 03:32
Пояснение: При свободном падении протона с высоты на поверхность Земли существуют две силы, влияющие на его движение: сила тяжести и сила, вызванная магнитным полем Земли. Сила тяжести направлена вниз и равна mg, где m - масса протона и g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с^2). Сила, вызванная магнитным полем Земли, также направлена вниз, но противоположно силе тяжести и равна q * v * b, где q - заряд протона, v - его скорость и b - индукция магнитного поля Земли.
При достижении протоном постоянной скорости, сила, вызванная магнитным полем Земли, уравновешивает силу тяжести, то есть mg = q * v * b. Из этого равенства можно выразить скорость протона при достижении постоянной скорости: v = mg / (q * b).
Время, через которое протон упадет на стол, можно найти, разделив высоту падения на скорость: t = h / v.
Дополнительный материал:
Дано:
масса протона (m) = 1,67 * 10^-27 кг
заряд протона (q) = 1,6 * 10^-19 Кл
индукция магнитного поля Земли (b) = 10^-4
высота падения (h) = 0,5 м
Найдем скорость протона при достижении постоянной скорости:
v = (m * g) / (q * b) = (1,67 * 10^-27 * 9,8) / (1,6 * 10^-19 * 10^-4) = 1,03 * 10^5 м/с
Найдем время, через которое протон столкнется с полом:
t = h / v = 0,5 / 1,03 * 10^5 = 4,85 * 10^-6 с
Совет: Для лучшего понимания темы свободного падения и сил, влияющих на движение тела, рекомендуется изучить основные законы Ньютона и ускорение свободного падения.
Ещё задача:
Пусть индукция магнитного поля Земли увеличилась в 2 раза (b" = 2 * b). Как изменится время, через которое протон столкнется с полом, если все остальные параметры останутся неизменными?