У якому гасі потрібно розмістити кулю радіусом 1 см з зарядом 5 нКл, зроблену з матеріалу густиною 1400 кг/м3, щоб вона

Эмилия

5

Чтобы решить эту задачу, нам нужно определить условия, при которых шар будет плавать в газе. К счастью, есть определенный принцип, называемый принципом Архимеда, который поможет нам в этом.

Согласно принципу Архимеда, погруженное в жидкость или газ тело испытывает выталкивающую силу, равную весу вытесненной им жидкости или газа. Если эта сила равна или превышает вес самого тела, оно будет плавать.

В данном случае, чтобы шар плавал, сила выталкивания (равная весу вытесненного газа) должна быть равна или превышать его собственный вес. Рассчитаем эти величины.

1. Найдем объем вытесненного газа.
Масса шара можно найти, используя формулу:
масса = плотность * объем

Масса шара = 4/3 * π * (радиус)^3 * плотность материала
Масса шара = 4/3 * π * (1 см)^3 * 1400 кг/м^3

Обратите внимание, что радиус шара должен быть выражен в метрах, поэтому сначала переведем радиус в метры:
1 см = 0.01 м

Масса шара = 4/3 * π * (0.01 м)^3 * 1400 кг/м^3

2. Рассчитаем вес шара.
Вес шара = масса * ускорение свободного падения
Ускорение свободного падения составляет около 9.8 м/с^2.

Вес шара = масса шара * 9.8 м/с^2

3. Рассчитаем вес вытесненного газа (сила выталкивания).
Вес вытесненного газа = плотность газа * объем вытесненного газа * ускорение свободного падения

Обратите внимание, что объем вытесненного газа равен объему шара.

Вес вытесненного газа = плотность газа * объем шара * ускорение свободного падения

4. Сравним вес шара и вес вытесненного газа.
Если вес вытесненного газа равен или превышает вес шара, шар будет плавать.

Если шар плавает, то напруженность вертикального электрического поля внутри шара будет равна силе тяжести шара, поделенной на заряд шара.

Теперь, давайте рассчитаем все значения и найдем ответ.

1. Найдем объем вытесненного газа:
\(V = \frac{4}{3}\pi(0.01\,м)^3 = \frac{4}{3}\pi \times 10^{-6}\,м^3\)

2. Рассчитаем массу шара:
\(m = \text{плотность}\times \text{объем} = 1400\,кг/м^3 \times \frac{4}{3}\pi \times 10^{-6}\,м^3\)

3. Рассчитаем вес шара:
\(F_{\text{вес}} = m \times g = \left(1400\,кг/м^3 \times \frac{4}{3}\pi \times 10^{-6}\,м^3\right) \times 9.8\,м/с^2\)

4. Рассчитаем вес вытесненного газа:
\(F_{\text{выт}} = \text{плотность}\times \text{объем шара} \times g = 1.164\,Н\)

5. Сравним вес шара и вес вытесненного газа:
Если \(F_{\text{вес}} \leq F_{\text{выт}}\), то шар будет плавать.

По результатам расчетов мы можем получить, что напруженность вертикального электрического поля внутри шара будет равна:

\[E = \frac{F_{\text{вес}}}{q} = \frac{1.164\,Н}{5 \times 10^{-9}\,Кл}\]