Определить направление поля и полюса катушки

Справа южный полюс, слева северный полюс. Направление поля от юга к сереру.

Будем проводить эксперимент с водой, а не кофе, ибо вода доступнее. И кофе, и вода - жидкости, сделанные выводы будут касаться обеих жидкостей.

Вообще, нужно понимать, почему вода остывает. Уясним себе один факт - постоянный теплообмен. Сформулирую закон попроще: всё в мире, что касается друг друга, постоянно пытается достичь одинаковой температуры.

Итак, раз мы знаем факт теплообмена, нетрудно догадаться, почему вода остывает: она пытается достичь одной температуры с тем, с чем контактирует - с воздухом в комнате.

Нам понадобятся:

1) Термометр, рассчитанный до 100°C

2) Два одинаковых цилиндрических стакана

3) Линейка

Поехали! :)

Вместо объёма мы будем пользоваться высотой, ибо объём и высота прямо пропорциональны (V = S * h)

1) Наливаем горячую воду из под крана в первый стакан. Мерим температуру воды T01 термометром и высоту воды h1 в стакане линейкой.

3) Приложив линейку ко второму стакану, наливаем горячую воду высотой в два раза ниже, чем в предыдущем стакане:

h2 = h1 / 2.

Температура приблизительно та же, что и в первом, T02 = T01.

4) Ждём 5 минут, оставляя стаканы открытыми.

5) Ещё раз мерим температуру воды в стаканах, T1 и T2.

6) Считаем изменение температуры в первом стакане:

ΔT₁ = T₁ - T₀₁

И во втором стакане:

ΔT₂ = T₂ - T₀₂

7) Подставляем известные значения в формулу:

Равенство приблизительно сходится.

Вывод: чем больше объём жидкости, тем медленнее жидкость будет остывать.

А, вот, все понял. Энергия растянутой пружины пропорциональна квадрату ее удлинения.

U = (1/2) k * x^2, где  k - жесткость пружины (коэффициент) x - удлинение. Из первого условия найдем жесткость пружины:

30 Дж = (1/2) * к * 0,03м * 0,03 м Отсюда:

к  = 60 / (9*10^-4) (в скобках 9 умножить на 10 в минус четвертой степени)

к = 60 / (9*10^-4) = 2/3 * 10^5

Теперь используем второе условие: Если добавить работу 240 Дж. всего работа по растяжению пружины составит 270 Дж.

270 Дж = (1/2) * 2/3* 10^5 * L^2 , где  L - неизвестное нам растяжение пружины во втором случае. Для L из данного уравнения получаем:

L = sqrt(270*3/(10^5)) = 9 см

Таким образом, совершив работу в 270 Дж мы растянем пружину на 9 см. Соответственно, по сравнению с первым случаем, приращение длины растянутой пружины составит 9 см - 3 см = 6 см.