Консультация онлайн # 202772

Раздел: Физика
Автор вопроса: Antonio (Посетитель)
Дата: 10.05.2022, 15:11 Консультация неактивна
Поступило ответов: 1
Здравствуйте, Уважаемые эксперты! У меня возникли сложности с задачей по физике. Пожалуйста, помогите с решением:

Проводящий параллелепипед размерами (aхbхc), плотность вещества которого ρ, плавает в жидкости (рис. 2.6). Как изменится глубина погружения параллелепипеда в жидкости после того, как перпендикулярно грани aхb пропустят электрический ток с плотностью j? Считать магнитное поле Земли вблизи поверхности однородным, а горизонтальную составляющую вектора индукции равной В

PS: есть похожая задача, в которой необходимо определить плотность жидкости, а глубина погружения параллелепипеда в жидкости увеличилась на Δx. Могу без проблем предоставить, если это поможет в решении)

Последнее редактирование 11.05.2022, 21:19 Konstantin Shvetski (Модератор)

-----
Прикрепленные файлы:

Ответ # 1, Konstantin Shvetski (Модератор)

Дано:
а х b х с; ρ; j; В
Найти:
? Как изменится х ?
Решение:
Не совсем понятно, что хочет увидеть в решении автор задачи (преподаватель), попробуем привести несколько решений, точнее - несколько уровней решения
1 уровень
Это то, что мы с вами обсудили в мини-форуме.
См.рис. №1. На плавающий параллелепипед (тело) действуют две силы: Сила тяжести FТЯЖ=mg, направленная вниз, и Архимедова сила выталкивания FАРХ1жgVпчт1, направленная вверх. Эти две силы компенсируют друг друга - тело находится в покое.
FТЯЖ=FАРХ1 (*)

См.рис.2. При замыкании цепи на тело будет действовать сила Ампера FАМП=IBc (сила Ампера действует на проводник с током со стороны магнитного поля, в котором этот проводник находится). По правилу левой руки определяем направление милы Ампера - сила Ампера направлена вниз. Таким образом, параллелепипед должен начать погружаться в жидкость. При этом увеличивается объем погруженной части тела (Vпчт2), соответственно увеличивается сила Архимеда. Тело будет погружаться в жидкость до тех пор, пока увеличившаяся сила Архимеда FАРХ2жgVпчт2не скомпенсирует действие двух сил: FТЯЖ и FАМП.
FТЯЖ+FАМП=FАРХ2 (**)

Возможно, вашего преподавателя удовлетворит и этот ответ, но мы с вами подготовим еще один.
2 уровень
Рис.1
FТЯЖ=mg=ρVg=ρabcg (1)
FАРХ1жgVпчт1жgbcx (2)
FТЯЖ=FАРХ1 (*)

ρabcg = ρжgbcx

ρ*a = ρж*х (3)
Из уравнения (3) можно было бы найти либо x, либо ρж, если бы что-то одно из них было дано. Но пока оставим это выражение как есть - авось пригодится ещё.
Рис.2
FАМП=BIc=BjSc=Bjabc (4)
FАРХ2жgVпчт2жgbc(x+Δx) (5)
FТЯЖ+FАМП=FАРХ2 (**)

ρabcg + Bjabc = ρжgbc(x+Δx)
Отсюда можно выразить Δx - величину дополнительного погружения тела при включении тока.
Δx=(a/ρж)(ρ+(Bj/g))-x (6)
+++++++
Расчетная формула получена, но в условии задачи не хватает данных (либо x, либо ρж- плотности жидкости), чтоб ей воспользоваться.
*******
Удачи
smile

Последнее редактирование 13.05.2022, 23:56 Konstantin Shvetski (Модератор)


Konstantin Shvetski

Модератор
12.05.2022, 23:09
5

Мини-форум консультации # 202772

Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326037

= общий =    11.05.2022, 13:48
Думаю, имеет смысл пояснить экспертам, что скрывается за вашими знаками вопроса в вашем условии. smile
=====
С уважением, shvetski
Antonio

Посетитель

ID: 405908

326050

= общий =    11.05.2022, 18:23
Да, хотел отредактировать, но понял, что нельзя. Здесь напишу еще раз:

Проводящий параллелепипед размерами (a*b*c), плотность вещества которого p, плавает в жидкости (рис. 2.6). Как изменится глубина погружения параллелепипеда в жидкости после того, как перпендикулярно грани a*b пропустят электрический ток с плотностью j? Считать магнитное поле Земли вблизи поверхности однородным, а горизонтальную составляющую вектора индукции равной В.

PS: есть похожая задача, в которой необходимо определить плотность жидкости, а глубина погружения параллелепипеда в жидкости увеличилась на дельта x. Могу без проблем предоставить, если это поможет в решении)

-----
Прикрепленные файлы:

Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326055

= общий =    11.05.2022, 21:20
Проверьте, я все правильно отредактировал? ...с опорой на ваш пост...
=====
С уважением, shvetski
Antonio

Посетитель

ID: 405908

326056

= общий =    11.05.2022, 23:01
Да, все правильно. Спасибо.
Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326059

= общий =    12.05.2022, 11:08
Вероятно, кроме всего прочего, горизонтальная составляющая вектора В, должна быть направлена под каким-то углом к направлению тока...? Например, 90°. Или могут быть ещё варианты? Вообще, конечно, могут. Мы что выберем?
***
Судя по рисунку - перпендикулярно все-таки.
***
И что-то мне кажется плотности жидкости ещё не хватает.
***
Непонятно, х дано или нет
=====
С уважением, shvetski
Antonio

Посетитель

ID: 405908

326060

= общий =    12.05.2022, 12:07
Должно быть, перпендикулярно.
Да, плотность жидкости в условии не указана, и x так же не дано. Это все условие к задаче + рисунок.
Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326061

= общий =    12.05.2022, 12:25
Тогда всё, что можно сказать определённо, что глубина погружения увеличится. Всё. smile появляется сила Ампера, направленная вниз. Глубина погружения увеличивается до тех пор, пока сила Ампера не будет скомпенсирована увеличившейся силой выталкивания Архимеда. smile
=====
С уважением, shvetski
Antonio

Посетитель

ID: 405908

326062

= общий =    12.05.2022, 12:56
Спасибо. Я полагал, что глубина погружения увеличится (тем более есть смежная задача). Но здесь проблема в том, как прийти к этому через формулы - этого я не знаю(
Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326064

= общий =    12.05.2022, 13:56
Я вам подчеркнул обоснование в предыдущем своем посте. Этого достаточно...
Вот представьте: вы Ампер, и вы давите на параллилепипед сверху вниз... Ну...и что будет происходит при этом? smile ... сила Ампера действует вертикально вниз. Только Ампер не пальцем давит. При протекании тока на проводник со стороны магнитного поля действует сила... Вот это она и есть - сила Ампера. Почитайте про неё в интернете.
=====
С уважением, shvetski
Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326077

= общий =    13.05.2022, 09:37
Антонио, обратите внимание на откорректированный вариант окончательной формулы (6). В предыдущем варианте была ошибка.
=====
С уважением, shvetski
Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.