Равномерно заряженный шаровой слой, внутренний и внешний диаметры которого равны 2 и 4 см притягивает точечный заряд 2 нкл находящиеся на расстоянии 5 см, силой 2*10^-3. определить объемную плотность заряда слоя.

используем для решения первый закон термодинамики

q = a + δu

т.е.   все подведенное к системе тепло q  расходуется на совершение системой работы a и на изменение ее внутренней энергии δu. процесс изобарный т.е. давление остается постоянным

р = const

работа при изобарном процессе равна

a = p δv

изменение внутренней энергии равно

δu = (i/2)(m/m)  r  δt

из закона менделеева- клапейрона

p  δ v  =(m/m) r  δ t

a = p δv =(m/m)  rδt = 2u/i

сначала найдем изменение внутренней энергии

δu = (i/2)(m/m)rδt

изменение температуры  δt = t2  - t1

из уравнения изобарного процесса          ( v1/t1  = v2/ t2 )        t2  =  t1 (v2/v1) = 300*2 = 600 k

  δt = 300 k

  δu = (5/2)(6,5*10^-3/2*10^-3)*8,31*300 =20250 дж

работа

a = 2u/i = 2*28250/5 =8100 дж

q = a + δu  =  20250 + 8100 =28350 дж

mv(2)/2=qvb

mv/r=qb

v=rqb/m=0.1м*1.6*10(-19)кл*10.4*10(-3) тл/1.67*10(-27)кг=

=99*10(3)м/с=99км/с

s=v2-(v0)2/2g

v=0

s=v0(2)/2g

(v0)2=2gs=2*9.8*270=5400

v=73.5м/с

тело будет подниматься вверх  t = 2 / g = 0,204 c. и поднимется вверх еще на

g * t² / 2 = 9,8 * 0,204² / 2 = 0,204 м. после этого оно будет падать вниз с высоты 100,204 м   t1 = √ (2 * 100,204 / g) = √ 20,45 = 4,522 c, то тело упадет на землю через  0,204 + 4,522 = 4,726 с.