Дано:
Расстояние между направляющими (d) = 20 см = 0,2 м
Масса стержня (m) = 50 г = 0,05 кг
Коэффициент трения (μ) = 0,5
Сила тока (I) = 2 А
Индукция магнитного поля (B) = 0,4 Тл
Ускорение свободного падения (g) = 9,81 м/с²
а) Ток в стержне будет направлен от нас, так как по правилу левой руки, если указательный палец направлен в сторону магнитного поля (вертикально вверх), а большой палец в сторону движения проводника (влево), то средний палец будет указывать направление тока.
б) Ускорение стержня определяется по формуле:
a = (B * I * d) / (m * (1 + μ))
Подставляем известные значения:
a = (0,4 * 2 * 0,2) / (0,05 * (1 + 0,5)) = 1,6 / (0,05 * 1,5) = 21,33 м/с²
Ответ: Ускорение стержня равно 21,33 м/с².
в) Чтобы найти скорость стержня, когда он пройдет путь, равный 10 см = 0,1 м, можно использовать уравнение кинематики:
v² = u² + 2 * a * s,
где v - конечная скорость, u - начальная скорость (предполагаем, что начальная скорость равна 0), a - ускорение, s - путь.
Подставляем значения и решаем уравнение:
v² = 0 + 2 * 21,33 * 0,1 = 4,266
v ≈ √4,266 ≈ 2,06 м/с
Ответ: Скорость стержня, когда он пройдет путь, равный 10 см, будет приблизительно равна 2,06 м/с.