Fizika elektroszatika, elakadtam ebben a feladatban, hol rontottam el?
Két azonos hosszúságú fonálra egyenlő súlyú kicsiny golyókat függesztünk fel. Ha a
rendszer elektromos töltést kap, a golyók eltávolodnak egymástól és így a fonalak 60°-os szöget
zárnak be egymással. A golyókat petróleumba merítve a szálak szöge 54°-os lesz. A petróleum sűrűsége 0,8 kg/dm^3, dielektromos állandója 2. Határozzuk meg a golyók sűrűségét! (2,54 kg/dm^3)
Lehet, hogy rosszul indultam el, de én ezt az egyenletrendszert írtam fel (de ez rossz eredményt adott):
1)Vákuumban:
tg(30°)=F1/mg
2)Petróleumban:
tg(27°)=F2/mg-Ff (felhajtóerő)
tehát tg(27°)=F2/g(m-ró*V)
3)F2=F1/2, mert 2 a dielektromos állandó
E három egyenletből kijön az m/V hányados, de nem a feladatban megadott szám jön ki. Hol rontottam el?
Nekem a 3) gyanús, mert ugye nem csak a közeg változik, hanem a töltések távolságával is történik valami.
(Megjegyzés, hogy nálunk fizikaórán mindig az alaptörvényekből kellett kiindulni, tehát mivel itt egy mechanikai egyensúly van, ezért itt Newton II-t kellett volna felírni a két állapotra – ugye 0 gyorsulással –, és ezeknek a függőleges, és a fonalak síkjába eső vízszintes két-két komponense adta volna a 4 kiinduló egyenletet. Hihető, hogy ezekből egy-két lépéssel megkaphatjuk a te első 2 egyenletedet, amúgy, szóval lehet, hogy ez nálatok nem gond, de nálunk vont volna le érte pontot a fizikatanár. Illetve nem adott volna egyet sem, mert nincs ott az alaptörvény… Mindegy, csak észrevétel.)
Szerintem nem rontottad el.
Számolás nélkül is belátható, hogy a 2,54 kg/dm^3 hibás. A taszítóerő a dielektrikumban a felére csökken. És a golyók mégis kb. ugyanúgy állnak. (A 60 és 54 fok között alig van különbség.) Vagyis a súlyerő is kb. felére kell, hogy csökkenjen. A golyók sűrűsége inkább 1,6 körül kellene, hogy legyen. Vegyük korrekcióba a szögek közötti 10%-ot, és akkor korrigálva kb. 1,7 lesz a sűrűség.
Neked is ekörül volt az eredmény?
A (3) rossz! F2 nem egyenlő F1/2-vel, mert a távolság is változott a két töltés között!
A Coulomb-törvény miatt ugye négyzetesen nőtt az erő, ezért a távolságok négyzetének arányával is korrigálni kell, azaz (2sin(30)/2sin(27))^2-nel.
1) A vákuumból megkapjuk a bogyók töltését.
2) A petróleumban három erő hat egy bogyóra: a kötél, a Coulomb és az Arkhimédeszi erő.
C-t 1) alapján tudjuk számolni, figyelembe véve a dielektromos eh.-t. Innen már a hianyzó erők számolhatóak.
> „A vákuumból megkapjuk a bogyók töltését.”
Ezt nem látom, hogy hogyan. Szerintem csak annyi derül ki, hogy ez a töltés nem 0, esetleg a fajlagos töltést lehetne kibogarászni. De még azt se biztos, mert nem kell, hogy egyforma töltés kerüljön a két testre.
> „A petróleumban három erő hat egy bogyóra:”
Inkább 4, nem? Mármint ha a g = 0, akkor nem sok értelme van a felhajtó erőnek se, és akkor az elektrosztatikus erő kifeszíti a madzagokat (a bezárt szög 180° lesz).
tegnap 21:21, ezt nem értem. Nem lehet, hogy te is valami olyasmit rontasz el a gondolatmenetben, hogy elfelejted, hogy van egy lefelé ható erő, ami ugyanakkora mind a két esetben, és ehhez kell a felhajtó erő, hogy a nagysága a duplája legyen, de ellentétes előjellel, vagy valami ilyesmi?
(Megjegyzés: a fizikatanáraim azt is mondták mindig, hogy legyen ábra a testre ható erőkről.)
Illetve megoldottam én is a feladatot, a kérdező 1) és 2) egyenlete valóban helyes, és CSAK a 3) a rossz (hogy mi benne a hiba, azt már kétszer is leírtuk). Viszont, amit a zárójelbe írt végeredmény, az szerintem se stimmel, mert nekem kerekítve 2,56 kg/dm³ jön ki (2,5576… kg/dm³), lásd
[link] WA input: (0.8 kg/dm³)/(1 - sin(30°)^2*tg(30°)/(2*sin(27°)^2*tg(27°)))
Szóval tényleg van hiba a közölt végeredményben, mert nyilván én tudom jobban.
További kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!