Частица с зарядом 4·10^-12 Кл изменяет свою скорость от 2 км/с до 12 км/с при прохождении разности потенциалов 3 кВ. Определите массу частицы.

Описание

Между двумя стеклянными перегородками находится около двух десятков металлических шариков, моделирующих молекулы вещества, и две пластмассовые шайбы - модели броуновских частиц, размеры которой в несколько раз превышают размеры шариков.

С оверхед-проектора демонстрируют беспорядочное движение броуновской частицы, происходящее из-за столкновений с более мелкими шариками-молекулами, совершающими беспорядочное движение под действием ударов механической пружины, приводимой в движение вращением рукоятки прибора.

В 1827 Шотландский ботаник Роберт Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».

Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколько угодно долго.

Это хаотическое перемещение очень малых частиц вещества под действием ударов молекул получило название Броуновского движения.

Объяснение:

Сила тяжести куба F = P*S = 1300*(0.1*0.1) = 13 H.

Масса куба равна m = F /  g = 13 / 9.81 =  1,325178 кг.

При плотности алюминия 2700 кг/м³  объём  металла куба составит:

Vm = m / ρ = 1,325178 / 2700 =  0.000491 м³.

Этот объём равен объёму всего куба за вычетом его пустой части.

Составим уравнение: 0,000491 = 0,1³ - (0,1 - 2t)³.

После раскрытия скобок и приведения подобных получаем кубическое уравнение 8t³-1,2t²+0,06t-0,00049 = 0.

Решение этого уравнения дает ответ: t = 0,0100783 м ≈ 1 см