Сколько времени потребуется протону, движущемуся со скоростью 100 км/с, чтобы его скорость стала равной нулю, если

Тема урока: Движение протона в электрическом поле

Разъяснение:
Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать второй закон Ньютона для движения заряда в электрическом поле.

Протон, движущийся со скоростью 100 км/с, оказывается под действием силы притяжения от электрического поля. Сила, действующая на протон, может быть вычислена с использованием формулы F = qE, где F - сила, q - заряд протона, E - напряженность электрического поля.

Для данной задачи форумла принимает вид F = (1.6 * 10^-19 Кл)(50 В/м), учитывая, что заряд протона составляет 1.6 * 10^-19 Кл, а напряженность электрического поля равна 50 В/м.

Зная силу F, мы можем использовать второй закон Ньютона F = ma, где m - масса протона и a - ускорение, чтобы найти ускорение протона в электрическом поле.

Используя формулу F = ma и заменяя F на (1.6 * 10^-19 Кл)(50 В/м), а m на 1.67 * 10^-27 кг (масса протона), мы можем выразить ускорение a.

Зная ускорение, мы можем использовать формулу для равноускоренного движения, чтобы найти время t, за которое протон остановится. Формула для равноускоренного движения: v = u + at, где v - конечная скорость (равная 0), u - начальная скорость (100 км/с), a - ускорение и t - время.

Теперь мы можем решить уравнение для времени t и найти ответ на задачу.

Демонстрация:
Задача: Сколько времени потребуется протону, движущемуся со скоростью 100 км/с, чтобы его скорость стала равной нулю, если он попадает в электрическое поле, напряженность которого составляет 50 В/м и направлено в противоположную сторону силовых линий поля? Учитывая отношение заряда протона к его массе, которое равно 108 Кл/кг.
Решение:
1. Рассчитаем силу, действующую на протон, используя формулу F = qE, где F - сила, q - заряд протона (1.6 * 10^-19 Кл), E - напряженность электрического поля (50 В/м).
F = (1.6 * 10^-19 Кл)(50 В/м) = 8 * 10^-18 Н.
2. Рассчитаем ускорение протона, используя второй закон Ньютона F = ma, где m - масса протона (1.67 * 10^-27 кг).
8 * 10^-18 Н = (1.67 * 10^-27 кг) * a.
a ≈ 4.79 * 10^9 м/с^2.
3. Рассчитаем время, используя формулу v = u + at, где v - конечная скорость (0 м/с), u - начальная скорость (100 км/с), a - ускорение.
0 м/с = (100 км/с) + (4.79 * 10^9 м/с^2) * t.
100000 м/с = (4.79 * 10^9 м/с^2) * t.
t ≈ 2.09 * 10^-5 сек.
Ответ: Время, которое потребуется протону, чтобы его скорость стала равной нулю, составляет примерно 2.09 * 10^-5 секунды.

Совет:
Для лучшего понимания данной задачи рекомендуется ознакомиться с основами электростатики (формулы для силы и напряженности электрического поля) и ускоренного движения (формула равноускоренного движения).

Проверочное упражнение:
Сколько времени потребуется электрону, движущемуся со скоростью 500 м/с, чтобы его скорость стала равной нулю, если он попадает в электрическое поле, напряженность которого составляет 20 В/м и направлено в противоположную сторону силовых линий поля? Учитывая отношение заряда электрона к его массе, которое равно 1.76 * 10^11 Кл/кг.