На горизонтальных рельсах, расстояние между которыми 30 см, перпендикулярно им лежит стержень массой m= 0.5 кг. По стержню пропускают электрический ток. Какое ускорение по модулю будет иметь стержень, если коэффициент трения u = 0.20, сила тока I=50A, а стержень находится в вертикальном магнитном поле с модулем индукции В = 80 мТл?

Физика 11 класс Электромагнетизм ускорение стержня физика 11 класс магнитное поле электрический ток коэффициент трения Сила тока индукция горизонтальные рельсы Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть несколько факторов, которые влияют на движение стержня. Основные силы, действующие на стержень, будут следующие:

• Сила Лоренца, действующая на стержень из-за тока, проходящего через него в магнитном поле.
• Сила трения, которая будет препятствовать движению стержня.
• Сила тяжести, но в данном случае она не влияет на горизонтальное движение.

Теперь давайте разберем шаги решения:

1. Рассчитаем силу Лоренца. Сила Лоренца F_L вычисляется по формуле:

F_L = B * I * L

где:

• B - индукция магнитного поля (в Теслах),
• I - сила тока (в Амперах),
• L - длина стержня (в метрах).

Поскольку длина стержня не указана, мы можем обозначить ее как L.

Подставляем известные значения:

B = 80 мТл = 0.08 Т, I = 50 A.

Тогда:

F_L = 0.08 * 50 * L = 4L Н.

2. Рассчитаем силу трения. Сила трения F_t вычисляется по формуле:

F_t = u * N

где:

• u - коэффициент трения,
• N - нормальная сила, которая в данном случае равна весу стержня, N = m * g.

Масса стержня m = 0.5 кг, а ускорение свободного падения g = 9.8 м/с².

Тогда:

N = 0.5 * 9.8 = 4.9 Н.

Теперь подставляем значение в формулу для силы трения:

F_t = 0.20 * 4.9 = 0.98 Н.

3. Определим результирующую силу. Результирующая сила F_r, действующая на стержень, будет равна разности силы Лоренца и силы трения:

F_r = F_L - F_t = 4L - 0.98 Н.

4. Рассчитаем ускорение. Ускорение a стержня можно найти, используя второй закон Ньютона:

F_r = m * a.

Таким образом:

a = F_r / m = (4L - 0.98) / 0.5.

Упрощаем:

a = 8L - 1.96 м/с².

Теперь, чтобы получить конкретное значение ускорения, нам нужно знать длину стержня L. Если длина стержня известна, подставьте её в формулу, и вы получите искомое ускорение по модулю.