Ротор ультрацентрифуги вращается вокруг вертикальной оси с частотой n=50000 об/мин. На роторе закреплена пробирка с водой. Ось пробирки горизонтальна, направлена по радиусу ротора, дно пробирки находится на расстоянии L=10см от оси вращения. В пробирке у дна находится шарик V=0,1см3 и m=0,25г. С какой силой F шарик действует на дно пробирки в процессе вращения? Плотность воды 1000кг/м3.
Для определения силы F, действующей на дно пробирки от шарика, вращающегося внутри воды, можно воспользоваться понятием центробежной силы.
Сначала определим ускорение, с которым движется шарик в процессе вращения: a = rω^2, где r - радиус вращения шарика равныйL=10см=0,1мравный L = 10см = 0,1мравныйL=10см=0,1м, ω - угловая скорость вращения в радианах в секунду ω=2πn/60=2π∗50000/60=5236рад/сω = 2πn/60 = 2π*50000/60 = 5236 рад/сω=2πn/60=2π∗50000/60=5236рад/с.
Таким образом, ускорение шарика a = 0,1м * 5236рад/с5236 рад/с5236рад/с^2 = 273,6м/с^2.
Теперь найдем силу, действующую на шарик внутри воды: F = ma, где m - масса шарика 0,25г=0,00025кг0,25г = 0,00025кг0,25г=0,00025кг, a - ускорение шарика 273,6м/с2273,6м/с^2273,6м/с2.
F = 0,00025кг * 273,6м/с^2 = 0,0684Н.
Таким образом, сила F, с которой шарик действует на дно пробирки, составляет около 0,0684Н.
Для определения силы F, действующей на дно пробирки от шарика, вращающегося внутри воды, можно воспользоваться понятием центробежной силы.
Сначала определим ускорение, с которым движется шарик в процессе вращения:
a = rω^2,
где r - радиус вращения шарика равныйL=10см=0,1мравный L = 10см = 0,1мравныйL=10см=0,1м,
ω - угловая скорость вращения в радианах в секунду ω=2πn/60=2π∗50000/60=5236рад/сω = 2πn/60 = 2π*50000/60 = 5236 рад/сω=2πn/60=2π∗50000/60=5236рад/с.
Таким образом, ускорение шарика a = 0,1м * 5236рад/с5236 рад/с5236рад/с^2 = 273,6м/с^2.
Теперь найдем силу, действующую на шарик внутри воды:
F = ma,
где m - масса шарика 0,25г=0,00025кг0,25г = 0,00025кг0,25г=0,00025кг,
a - ускорение шарика 273,6м/с2273,6м/с^2273,6м/с2.
F = 0,00025кг * 273,6м/с^2 = 0,0684Н.
Таким образом, сила F, с которой шарик действует на дно пробирки, составляет около 0,0684Н.