Как определить полый шар или нет
Перейти к содержимому

Как определить полый шар или нет

  • автор:

Как определить полый шар или нет

Шар полый стеклянный предназначен для взвешивания воздуха и определения его плотности. Шар имеет небольшое оттянутое горлышко (отросток), конец которого оплавлен для надевания резиновой трубки со стеклянным краном или с винтовым зажимом). Емкость шара, специально измеренная при изготовлении прибора и обозначенная на нем, близка к одному литру.
К прибору приложен чехол из ткани, который надевают на шар во время опыта для в случае, если при откачке воздуха шар не выдержит атмосферного давления. На рисунке прибор представлен лежащим на чехле.
Для демонстрации опытов с прибором .нужны технические весы, имеющие чувствительность 0,1 г, разновес к ним с долями грамма и вакуум-насос Комовского или ротационный.
Предназначен для восьмнлетией школы. Необходим один прибор на физический кабинет.

257. Чугунный шар при объеме 125 см3 имеет массу 800 г. Сплошной или полый этот шар?

Найдем массу сплошного чугунного шара и сравним ее с данной массой.

Так как m1 > m, то шар полый.

Ответ из учебника(задачника):257. Шар полый.

Источник:

Решебник к сборнику задач по физике для 7-9 классов Лукашик В.И. Иванова Е.В

Решебник по физике за 7, 8, 9 класс (Лукашик В.И. Иванова Е.В, 2006 год),
задача №257
к главе «II. ДВИЖЕНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ. 11. Плотность вещества».

Что такое полый шар?что такое сплошной шар?

Біля підніжжя пагорба барометр показував тиск 756 мм рт. ст., а на його вершині — 742 мм. Визначте висоту пагорба.

Оленка випадково впустила телефон і він впав у відро з олією.Яка архимедова сила хотіла виштовхнути його назад поки він тонув?Розмвр телефону 1см•15см … •7см

СРОЧНОООО ДАЮ 100 БАЛІВНаписати з даноНа менший поршень гідравлічної машини діє сила 300Н. Яка сила діє на більший поршень, якщо пло­щі поршнів дорівн … юють відповідно10 і 400 см2? Гідравлічний домкрат піднімає машину вагою 20кН. До меншого поршня домкрата прикладають силу 400 Н. Чому дорівнює площабільшого порш­ня, якщо площа меншого — 2 см2?

17. Сила тертя ковзання, яка виникає під час руху санчат по кризі, дорівнює 800 мН. Визначте коефіцієнт тертя ковзання, якщо маса санчат дорівнює 4 кг … . Як змінилося б отримане вами значення, якби санчата рухалися по снігу?​

Научный форум dxdy

Задача: Внутри равномерно заряженного шара имеется сферическая полость, центр которой смещён относительно центра шара. Найти напряжённость эл. поля внутри полости.

Очевидно решение:
Считаем, что шар не имеет полостей. Находим напряжённость от неполого шара. Помещаем на место полости шарик с противоположным зарядом. Находим напряжённость от этого шарика. Складываем векторно напряжённости.
Наложение одинаковых разноимённых зарядов равносильно их отсутствию в области полости.

Но не получается понять, как решение выше соотносится со следующим «решением» через теорему Гаусса:
В полости изображаем сферу радиусом меньше радиуса полости, центры сферы и полости совпадают. Внутри сферы нет зарядов, т.к. их нет нигде в полости. Следовательно, поток вектора напряжённости через эту сферу равен нулю. Следовательно, вектор напряжённости на поверхности сферы равен нулю. Берём различные радиусы сферы и доказываем, что везде в полости напряжённость равна нулю.

Такое чувство, что упускаю что-то очевидное, но не понимаю что.

Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 11:19

Последний раз редактировалось sergey zhukov 26.02.2022, 11:21, всего редактировалось 1 раз.

Atom001
А почему же вектор напряженности на поверхности мысленной сферы равен нулю, если поток через сферу равен нулю? Из второго первое не следует. Скажем, сфера в равномерном поле: поток через сферу нулевой, вектор напряженности — нигде на поверхности не нулевой.

Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 11:25
Atom001 в сообщении #1549579 писал(а):

поток вектора напряжённости через эту сферу равен нулю. Следовательно, вектор напряжённости на поверхности сферы равен нулю

Нет, не следует.
Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 11:59
Конечно же. Спасибо!
Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 13:05
Atom001 в сообщении #1549579 писал(а):

поток вектора напряжённости через эту сферу равен нулю. Следовательно, вектор напряжённости на поверхности сферы равен нулю.

Это «следовательно» работает в случае совпадения центров заряженного шара и сферической полости, по соображениям симметрии.
При смещенном центре симметрия пропадает, а следовательно пропадает «следовательно».

Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 13:48

Заслуженный участник

Atom001 в сообщении #1549579 писал(а):

Очевидно решение:
Считаем, что шар не имеет полостей. Находим напряжённость от неполого шара. Помещаем на место полости шарик с противоположным зарядом. Находим напряжённость от этого шарика. Складываем векторно напряжённости.
Наложение одинаковых разноимённых зарядов равносильно их отсутствию в области полости.

Вы правильно начали рассуждать. А вот в последнем предложении есть неточность. Накладывать надо не заряды, а напряжённости. И они друг друга не компенсируют.

Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 16:50

мат-ламер
Всё правильно ТС написал.
1. Равномерно заряженный шар с полостью есть суперпозиция равномерно заряженного шара без полости и малого шара с плотностью заряда обратного знака на месте полости.
2. А далее ТС ищет напряженность, опять как суперпозицию напряженностей от двух заряженных шаров.

Re: Поле внутри полого шара
26.02.2022, 18:16

Заслуженный участник

EUgeneUS в сообщении #1549602 писал(а):
мат-ламер
Всё правильно ТС написал.

Извиняюсь. Невнимательно прочитал. Там произошёл возврат мысли к предыдущему. Я, когда читал, думал, что этот момент уже пройден.

Re: Поле внутри полого шара
27.02.2022, 19:30

Последний раз редактировалось Atom001 27.02.2022, 19:45, всего редактировалось 1 раз.

А правильно ли я понимаю, что если вместо «равномерно заряженный шар» было бы «заряженный металлический шар» в первом сообщении, то где бы полость не находилась, в ней во всех точках вектор напряжённости был бы равен нулю? Так как в проводнике избыточный заряд распределяется по внешней поверхности, тогда шар можно заменить заряженной сферой, а внутри неё поля нет.

И ещё вопрос. Задумался и не могу понять на качественном уровне.
Пусть есть металлическое тело произвольной формы, имеющее внутри полость также произвольной формы. Сообщаем телу отрицательный заряд. Избыточные электроны (зелёные на картинке) разлетятся к внешней границе тела. В толще тела есть положительные ионы (красные) и электронный газ «собственных» электронов (которые были в теле до сообщения ему избыточного заряда) (синие). Электронный газ нейтрализуется положительными ионами электрически. А вот заряд избыточных электронов у поверхности нейтрализовать нечем. Значит, эти заряды создают поле и в толще проводника, и в полости, т.к. форма тела произвольная, а не сферическая и взаимоуничтожение векторов напряжённости в силу симметрии (как в сфере) уже не работает.

Не уверен насчёт поля в полости в таком случае, но в толще проводника же точно поля быть не должно. Укажите, пожалуйста, на ошибки в рассуждении.

Изображение

Re: Поле внутри полого шара
28.02.2022, 00:49

Последний раз редактировалось sergey zhukov 28.02.2022, 01:09, всего редактировалось 3 раз(а).

Atom001
Есть интуитивная аналогия. Поток электрического поля — поток тепла. Потенциал — температура. Заряд — источник тепла. Электрический проводник — проводник тепла с бесконечно высокой теплопроводностью (скажем, тот же металл). Вакуум — проводник тепла с конечной теплопроводностью (скажем, воздух).
Тогда задача о произвольной полости в проводящей массе звучит так. Дана масса нагретого металла с произвольной замкнутой полостью внутри. Т.к. металл — это очень хороший проводник тепла, и окружен плохим проводником тепла, он имеет одинаковую температуру во всех своих точках (эквипотенциален в толще и по поверхности). Стенки его внутренней полости во всех точках имеют одну и ту же температуру. Спрашивается, будет ли поток тепла внутри полости? Очевидно, нет. Там всюду одна и та же температура (потенциал). А вот с наружной поверхности проводника поток тепла в воздух будет, т.к. на бесконечности у воздуха нулевая температура (потенциал на бесконечности равен нулю).

Избыточные электроны хитро разлетаются к поверхности проводника произвольной формы: их плотность на разных участках поверхности разная. Это тоже из тепловой аналогии можно понять (теплопоток с единицы поверхности (пропорциональный поверхностной плотности заряда) тела сложной формы разный в разных местах, даже если поверхность нагрета до одной температуры). Это автоматически компенсирует несферичность полости и поля внутри нее все равно нет.

Этим, кстати, отличается поле заряженного непроводящего тела (аналогичного полю гравитации массивного тела) от поля заряженного проводящего тела. В первых двух случаях поля внутри полости нет только для сферически симметричного распределения заряда/плотности массы. А во втором случае — для произвольной формы полости и тела, т.к. заряды тут имеют возможность перетекать и распределяться с переменной плотностью (а в первом случае — не могут).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *