Kvant
Bài toán Kvant

Lời giải bài toán M841—M845; F852—F857

Bản dịch tự động sơ bộ, chất lượng thấp: có thể còn lỗi và câu chữ chưa tự nhiên. Bản này sẽ được thay bằng bản dịch tốt hơn. Bản gốc →

35

isochorically heated to its initial temperature, which requires the amount of heat Q=125Q=125 J. Determine cxc_x.

A. A. Sheronov

P871. An initially uncharged capacitor of capacity CC is connected consecutively to a battery of EMF of tension U0U_0 and a coil of inductivity LL. The current in the coil first increases, then decreases. At the moment when the current banishes, the capacitor is disconnected and then reconnected with the ends interchanged.

What maximal current will then flow through the coil. How will the current change if the reconnection process is repeated 1984 times? The circuit’s resistance is negligible.

A. R. Zilberman

P872. A long sled, sliding on very slippery ice, reaches an ice-free section of the road and stops before travelling half its length. Then a sharp push restores the sled’s previous velocity, and it stops again. What is the relationship between 1) the slowing down times in the first and second cases? 2) the distances travelled while slowing down?

S. S. Krotov

Lời giải bài toán

M841 — M845; F852 — F857

bài toán đơn giản này có một số lời giải. Chúng ta hãy chỉ đưa ra một trong số họ. Gọi aa và bb là độ dài của hai chân, cc độ dài cạnh huyền của tam giác đã cho ABCABC; A1,B1A_1, B_1 và C1C_1 là các điểm tiếp tuyến của đường tròn nội tiếp nhìn từ phía bên (xem hình). Bằng định lý về sự bằng nhau của các tiếp tuyến vẽ đường tròn từ một điểm ∣AB1∣=∣AC1∣|AB_1| = |AC_1|, ∣BC1∣=∣BA1∣|BC_1| = |BA_1| và ∣CA1∣=∣CB1∣|CA_1| = |CB_1|. Nó theo sau đó

∣AC1∣=c+b−a2,∣BC1∣=c+a−b2.|AC_1| = \frac{c+b-a}{2}, \quad |BC_1| = \frac{c+a-b}{2}.

Bởi vì

∣AC1∣⋅∣BC1∣=14(c+b−a)(c−(b−a))=14(c2−(b−a)2)=14(c2−b2−a2+2ab)=ab2=S△ABC|AC_1| \cdot |BC_1| = \frac{1}{4} (c+b-a)(c-(b-a)) = \frac{1}{4} (c^2-(b-a)^2) = \frac{1}{4} (c^2-b^2-a^2+2ab) = \frac{ab}{2} = S_{\triangle ABC}

(chúng tôi đã sử dụng định lý Pythagore).

Trong trường hợp tam giác tùy ý ABCABC, phép tính tương tự sẽ dẫn đến công thức sau:

S△ABC=∣AC1∣⋅∣BC1∣⋅ctg(C^/2).S_{\triangle ABC} = |AC_1| \cdot |BC_1| \cdot \text{ctg} (\widehat{C}/2).

V. N. Dubrovsky

a) Đây là một câu nói khá nổi tiếng - gợi ý cho điểm 6); nó có thể được chứng minh dễ dàng bằng cách sử dụng các công thức tiêu chuẩn để chuyển đổi tổng các sin và hiệu các cosin thành tích:

sin⁡α+sin⁡β+sin⁡γ=2sin⁡α+β2cos⁡α−β2+2sin⁡γ2cos⁡γ2=2sin⁡γ2(cos⁡γ2−cos⁡α−β2)=\sin \alpha + \sin \beta + \sin \gamma = 2 \sin \frac{\alpha+\beta}{2} \cos \frac{\alpha-\beta}{2} + 2 \sin \frac{\gamma}{2} \cos \frac{\gamma}{2} = 2 \sin \frac{\gamma}{2} \left( \cos \frac{\gamma}{2} - \cos \frac{\alpha-\beta}{2} \right) =

b) Các giá trị A^\widehat{A}, B^\widehat{B} và C^\widehat{C} của tam giác thỏa mãn

36

Tình trạng
sin⁡A^+sin⁡B^+sin⁡C^cos⁡A^+cos⁡B^+cos⁡C^=3.\frac{\sin \hat{A} + \sin \hat{B} + \sin \hat{C}}{\cos \hat{A} + \cos \hat{B} + \cos \hat{C}} = \sqrt{3}.
Chứng minh rằng ít nhất một trong số chúng bằng 60°.

=4sin⁡γ2sin⁡α−β−γ4sin⁡α+γ−β4=−4sin⁡α2sin⁡β2sin⁡γ2= 4 \sin \frac{\gamma}{2} \sin \frac{\alpha - \beta - \gamma}{4} \sin \frac{\alpha + \gamma - \beta}{4} = -4 \sin \frac{\alpha}{2} \sin \frac{\beta}{2} \sin \frac{\gamma}{2}
(ở phần sau là quá trình chuyển đổi điều kiện α+β+γ=0\alpha + \beta + \gamma = 0).

  1. Vì 3=sin⁡60∘cos⁡60∘\sqrt{3} = \frac{\sin 60^\circ}{\cos 60^\circ}, các điều kiện có thể được viết lại như sau:
    sin⁡A^cos⁡60∘−cos⁡A^sin⁡60∘+sin⁡B^cos⁡60∘−cos⁡B^sin⁡60∘=0\sin \hat{A} \cos 60^\circ - \cos \hat{A} \sin 60^\circ + \sin \hat{B} \cos 60^\circ - \cos \hat{B} \sin 60^\circ = 0
    hoặc
    sin⁡(A^−60∘)+sin⁡(B^−60∘)+sin⁡(C^−60∘)=0.\sin (\hat{A} - 60^\circ) + \sin (\hat{B} - 60^\circ) + \sin (\hat{C} - 60^\circ) = 0.
    Áp dụng phát biểu của điểm a) cho các góc A^−60∘\hat{A} - 60^\circ, B^−60∘\hat{B} - 60^\circ và C^−60∘\hat{C} - 60^\circ, ta thu được
    sin⁡A^−60∘2⋅sin⁡B^−60∘2⋅sin⁡C^−60∘2=0,\sin \frac{\hat{A} - 60^\circ}{2} \cdot \sin \frac{\hat{B} - 60^\circ}{2} \cdot \sin \frac{\hat{C} - 60^\circ}{2} = 0,
    nghĩa là, ít nhất một trong các góc A^\hat{A}, B^\hat{B}, C^\hat{C} bằng 60°.
    L. D. Kurlyandchik

**M843. Tại các đỉnh của tam giác ABC, các phân bố lại AA1, BB1 và ​​CC1 cho mặt phẳng của nó ở một cạnh có chiều dài bằng các đường cao tương ứng của tam giác đã được khôi phục. Chứng minh rằng phân bố lại của các mặt phẳng ABC1, BB1 và ​​CC1 trên mặt phẳng ABC nằm tại tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC và có chiều dài bằng bán kính của nó.

◆ Gọi QQ là giao điểm của các mặt phẳng ABC1, BB1 và ​​CC1, OO hình chiếu của nó lên mặt phẳng ABC, PP hình chiếu OO lên một trong các cạnh của tam giác, để định nghĩa - lên đường thẳng BC. Rõ ràng, tam giác QOP đồng dạng với tam giác A1AHA_1AH, trong đó AHAH là đường cao của tam giác ABC (xem Hình 1). Do đó, ∣OP∣:∣OQ∣=∣AH∣:∣AA1∣=1|OP|:|OQ| = |AH|:|AA_1| = 1, tức là ∣OP∣=∣OQ∣|OP| = |OQ|. Người ta chứng minh tương tự rằng khoảng cách từ điểm OO đến các đường thẳng ABAB và ACAC cũng bằng ∣OQ∣|OQ|. Nhưng điều này cũng có nghĩa là OO là tâm của đường tròn nội tiếp, aa ∣OQ∣|OQ| là bán kính của nó.

Hãy đưa ra sự tương ứng tổng quát giữa khoảng cách dd từ điểm QQ đến mặt phẳng ABC và các độ dài aa, bb và cc của các đoạn AA1, BB1 và ​​CC1:
da+db+dc=1\frac{d}{a} + \frac{d}{b} + \frac{d}{c} = 1 hoặc d=abcab+bc+cad = \frac{abc}{ab + bc + ca}.

Hình 1.
Hình 2.

Hãy tự chứng minh và kiểm tra xem nếu aa, bb và cc là độ dài các đường cao của một tam giác thì dd là bán kính của đường tròn nội tiếp tam giác đó. hình 2 minh họa cách chứng minh sự tương ứng tương tự trong trường hợp hai chiều.

V. N. Dubrovsky,
A. A. Yaguyants

**M844. a) Chứng minh rằng mọi số tự nhiên aa đều có thể biểu diễn trực quan dưới dạng
a=a1⋅1!+a2⋅2!+⋯+an⋅n!a = a_1 \cdot 1! + a_2 \cdot 2! + \dots + a_n \cdot n!, (1)
thức ăn aka_k - số nguyên, 0≤ak≤k0 \leq a_k \leq k, an≠0a_n \neq 0. (Theo định nghĩa, k!=1⋅2⋅⋯⋅kk! = 1 \cdot 2 \cdot \dots \cdot k, 1!=11! = 1.)
b) * Chứng minh rằng mọi số hữu tỉ rr, 0<r<10 < r < 1 đều có thể

◆ a) Hãy chỉ ra cách, cho một số aa, tìm hệ số dẫn đầu ana_n trong biểu diễn
a=a1⋅1!+a2⋅2!+⋯+an−1⋅(n−1)!+an⋅n!a = a_1 \cdot 1! + a_2 \cdot 2! + \dots + a_{n-1} \cdot (n-1)! + a_n \cdot n!
(*)
trong đó 0≤ak≤k0 \leq a_k \leq k, an≠0a_n \neq 0 và số của nó nn.
Từ điểm đầu tiên ở lề (xem trang 37), theo đó đối với các giá trị được chỉ định của các hệ số aka_k
a′=a1⋅1!+a2⋅2!+⋯+an−1⋅(n−1)!≤a' = a_1 \cdot 1! + a_2 \cdot 2! + \dots + a_{n-1} \cdot (n-1)! \leq
≤1⋅1!+2⋅2!+⋯+(n−1)⋅(n−1)!<n!\leq 1 \cdot 1! + 2 \cdot 2! + \dots + (n-1) \cdot (n-1)! < n!,
Ngoài ra, n!≤an⋅n!≤n⋅n!n! \leq a_n \cdot n! \leq n \cdot n!. Với mọi số tự nhiên aa người ta có thể tìm thấy một nn duy nhất sao cho aa nằm trong khoảng n!≤a<(n+1)!n! \leq a < (n+1)!; điều này xác định duy nhất nn trong biểu diễn-

37

biểu diễn dưới dạng
r=b12!+b23!+⋯+bn(n+1)!,r = \frac{b_1}{2!} + \frac{b_2}{3!} + \dots + \frac{b_n}{(n+1)!},
(2)
thức ăn bkb_k - số nguyên, 0≤bk≤k0 \leq b_k \leq k, bn≠0b_n \neq 0.
c) Trình bày số a=1984a=1984 ở dạng (1) và số r=19/84r=19/84 ở dạng (2).

1⋅1!+2⋅2!+⋯+n⋅n!=(2!−1!)+(3!−2!)+⋯+((n+1)!−n!)=(n+1)!−11 \cdot 1! + 2 \cdot 2! + \dots + n \cdot n! = (2! - 1!) + (3! - 2!) + \dots + ((n+1)! - n!) = (n+1)! - 1

họ (*). Bằng cách chia khoảng này thành các khoảng nn (mỗi khoảng dài n!n!), chúng ta tìm thấy giá trị duy nhất có thể có ana_n là số khoảng mà a:an⋅n!≤a<(an+1)n!a : a_n \cdot n! \leq a < (a_n+1)n! rơi vào; nói cách khác, ana_n là thương riêng phần của aa chia cho n!:a=an⋅n!+a′n! : a = a_n \cdot n! + a', trong đó 0≤a′<n!0 \leq a' < n! (an=[a/n!]a_n = [a/n!], trong đó [x][x] là phần nguyên của xx).

Tương tự, chúng ta có thể tìm cho a′a' hệ số dẫn đầu trong biểu diễn
a′=a1⋅1!+a2⋅2!+⋯+an−1⋅(n−1)!a' = a_1 \cdot 1! + a_2 \cdot 2! + \dots + a_{n-1} \cdot (n-1)!
v.v. Bằng chứng chính thức về sự tồn tại và tính duy nhất của biểu diễn được yêu cầu (*) có thể được chứng minh bằng phương pháp quy nạp toán học: với a=1a=1 mệnh đề là hiển nhiên và lý luận của chúng tôi cho thấy từ giả định rằng nó đúng với các số nhỏ hơn aa, thì kết quả là nó đúng với aa đã cho.

Bạn cũng có thể thắc mắc theo hướng ngược lại: đầu tiên tìm a1a_1, sau đó a2a_2, v.v. Trong trường hợp này, a1a_1 là phần dư của phép chia aa cho 2, a2a_2 là phần dư của phép chia (a−a1⋅1!)/2(a-a_1 \cdot 1!)/2 cho 3 và nói chung, aka_k là phần dư của phép chia (a−a1⋅1!−⋯−ak−1⋅(k−1)!)/k!(a-a_1 \cdot 1! - \dots - a_{k-1} \cdot (k-1)!)/k! cho k+1k+1.

Cả hai phương pháp này đều cho phép chúng ta suy ra công thức chung sau cho aka_k:
ak=[a/k!]−[a/(k+1)!](k+1).a_k = [a/k!] - [a/(k+1)!] (k+1).

  1. Chúng ta sẽ tuần tự chia đoạn [0; 1]: ở bước 1 - thành 2 phần bằng nhau, ở bước thứ 2 của mỗi đoạn trong hai đoạn được tạo thành - thành 3 phần bằng nhau, v.v. Nói chung, ở bước kk-th của mỗi đoạn thu được ở bước (k−1)(k-1)-th, chúng ta chia thành k+1k+1 phần bằng nhau. Rõ ràng là sau bước thứ kk đoạn [0; 1] sẽ được chia thành (k+1)(k+1) phần bằng nhau.

Hãy xem xét điểm phân vùng rr, xuất hiện lần đầu ở bước nn (rõ ràng là r=m/(n+1)!r=m/(n+1)!, trong đó mm không chia hết cho n+1n+1). Điểm này cách xa điểm của bước thứ (n−1)(n-1) gần điểm đó nhất ở bên trái một lượng bn/(n+1)!b_n/(n+1)!, trong đó bnb_n là một số nguyên, 0<bn≤n0 < b_n \leq n. Đổi lại, điểm này của bước (n−1)(n-1) cách xa điểm của bước (n−2)(n-2) gần bên trái nhất là bn−1/n!b_{n-1}/n!, trong đó 0≤bn−1≤n−10 \leq b_{n-1} \leq n-1, v.v. Kết quả là, chúng ta có được biểu diễn
r=b12!+b23!+⋯+bn(n+1)!,0≤bk≤k,bn≠0.r = \frac{b_1}{2!} + \frac{b_2}{3!} + \dots + \frac{b_n}{(n+1)!}, 0 \leq b_k \leq k, b_n \neq 0.

(**)

Hệ quả duy nhất của nó là đối với bất kỳ tập hợp b1,…,bnb_1, \dots, b_n nào trong (**) các số
b12!,b12!+b23!,…,b12!+b23!+⋯+bn(n+1)!\frac{b_1}{2!}, \frac{b_1}{2!} + \frac{b_2}{3!}, \dots, \frac{b_1}{2!} + \frac{b_2}{3!} + \dots + \frac{b_n}{(n+1)!}

theo đó, thu được không muộn hơn ở bước thứ 1, thứ 2, …, nn-thứ của phân vùng và (do bất đẳng thức 0≤bk≤k0 \leq b_k \leq k) mỗi bước trong số chúng gần bên trái nhất với bước tiếp theo trong số tất cả các số của cùng một bước.

Cần lưu ý rằng mọi số khác r=p/qr=p/q với khoảng [0; 1] sẽ xuất hiện dưới dạng điểm phân vùng không muộn hơn ở bước (q−1)(q-1), kể từ r=p(q−1)/q!r=p(q-1)/q!.

Trên thực tế, trong lời giải này, các hệ số b1,…,bnb_1, \dots, b_n được xác định tuần tự bắt đầu từ bnb_n: nếu bn,…,bkb_n, \dots, b_k đã được tìm thấy thì bk−1b_{k-1} là phần còn lại của phép chia số (số nguyên!)
(r−bn(n+1)!−⋯−bk(k+1)!)⋅k!\left(r - \frac{b_n}{(n+1)!} - \dots - \frac{b_k}{(k+1)!}\right) \cdot k! đến kk. Hãy suy nghĩ về cách bạn có thể tìm thấy
Quay số các hệ số này bắt đầu từ b1b_1. Kiểm tra xem công thức sau có đúng không:
bk=[r⋅(k+1)!]−[r⋅k!](k+1)b_k = [r \cdot (k+1)!] - [r \cdot k!](k+1)
(bạn có thể sử dụng danh tính thứ hai ở lề).

c) Đáp số: 1984 = 2·2! + 3·3! + 2·4! + 4·5! + 2 6!, 19/84 = 1/3! + 1/4! + 2/5! + 6/7!. Những cách biểu diễn này rất dễ tìm thấy dựa trên lời giải điểm a) và b).

V. E. Kolosov

♦ Đáp số: với mọi số chẵn nn.

Hình 2 cho thấy cách tạo một hình đối xứng tâm (góc 4×n4 \times n) từ bất kỳ góc số chẵn nn nào. Ngược lại, hãy chứng minh rằng bất kỳ hình đối xứng tâm ff nào từ điều kiện chỉ có thể chứa một số góc chẵn. Chúng ta hãy đưa ra hai bằng chứng.

38

Đầu tiên dựa trên ý tưởng truyền thống của Olympic - tô màu và tính chẵn lẻ. Tâm đối xứng OO của hình Φ\Phi là một trong những tâm đối xứng của lưới vuông tương ứng, nghĩa là nút của nó hoặc điểm giữa của đoạn giữa hai nút liền kề hoặc tâm của ô. Cuối cùng, số ô trong hình sẽ là số lẻ nhưng phải chia hết cho 4. Hãy vẽ mặt phẳng “bằng một sọc xanh lam”, như trong Hình 3. Khi đó số ô màu xanh lam trong hình Φ\Phi sẽ là số chẵn. (Tùy thuộc vào vị trí của tâm OO, mỗi ô đối xứng màu xanh lam có màu trắng - như đối với tâm O1O_1 và O2O_2 trong Hình 3, aa, và sau đó số ô đối xứng màu xanh lam trong Φ\Phi bằng một nửa tổng số ô, bội số của bốn; hoặc mỗi ô đối xứng màu xanh lam là một màu xanh lam khác - như đối với điểm O3O_3 trong Hình 3, aa.) Nhưng trong bất kỳ hình chữ nhật 4×14 \times 1 nào trên lưới, số lượng ô màu xanh lam là số chẵn (Hình 3, aa) và ở bất kỳ góc nào là số lẻ (Hình 3, 66). Vì vậy số góc phải chẵn.

Chứng minh thứ hai dựa trên thực tế là tâm đối xứng OO của hình Φ\Phi cũng là tâm khối của nó (nếu coi nó như một tấm đồng nhất; chúng ta cũng có thể thay thế Φ\Phi bằng một hệ hữu hạn có khối lượng bằng nhau tập trung tại tâm của các ô tạo nên hình này). Như chúng ta đã thấy ở trên, ít nhất một trong các đường lưới đi qua điểm OO; Hãy coi nó là trục tọa độ và trục hoành độ - bất kỳ đường lưới tiền tiền định nào. Đơn vị đo chiều dài sẽ là cạnh của lồng. Trong các trục này, tọa độ của điểm OO, cũng như tâm khối của bất kỳ hình chữ nhật 4×14 \times 1 nào sẽ là số nguyên hoặc thu được, tức là các số có dạng a/2a/2, trong đó aa là số nguyên. Khối tâm của góc nằm ở giữa đoạn nối tâm của hai hình chữ nhật 2×12 \times 1 mà nó được tạo thành (Hình 4), do đó tọa độ của nó có dạng b±1/4b \pm 1/4 (bb là số nguyên). Bây giờ chúng ta hãy lợi dụng thực tế là nếu chúng ta thay thế từng hình - hình chữ nhật và góc tạo nên Φ\Phi, bằng tâm khối lượng của nó và đặt các khối lượng bằng nhau tại các tâm này, thì tâm của hệ mới thu được cũng rơi vào điểm OO. Điều này có nghĩa là tọa độ của điểm OO bằng trung bình số học của các tâm tọa độ tương ứng của khối lượng của tất cả các hình tạo nên Φ\Phi. Do đó, tổng hoành độ của các tâm này, tức là tổng của một số số có dạng a/2a/2 và nn các số có dạng b±1/4b \pm 1/4, phải bằng 0. Nhưng điều này, rất nhiều, chỉ có thể thực hiện được với thậm chí nn.

Để chứng minh thứ hai trở nên hoàn toàn chặt chẽ, chúng ta cũng phải đưa ra một định nghĩa toán học chính xác về khối tâm và chứng minh việc sử dụng các tính chất của nó, ví dụ, tính hợp pháp của việc thay thế một nhóm khối lượng nhất định bằng tâm của nó. Điều này được thảo luận chi tiết trong bài viết của M. B. Balk và V. G. Boltyansky trên tạp chí này.

V. G. Belov

F852. Trên mặt phẳng không dẫn điện nằm ngang không xuyên qua một vòng có khối lượng đều mang tải mm. Sau khi bật một từ trường nằm ngang có cảm ứng B⃗\vec{B}, phân bố lại mặt phẳng của vòng, lực ép của vòng lên mặt phẳng giảm đi một nửa. Chiếc vòng đã lăn với tốc độ bao nhiêu nếu điện tích của nó là qq?

Sự thay đổi lực ép của vòng trên mặt phẳng là do tác dụng của một lực nào đó lên vòng từ từ trường. Chúng ta hãy tìm thấy sức mạnh này.

Chúng ta hãy xem xét hai phần nhỏ có đường kính đối diện của vòng gần các điểm AA Và CC (xem hình. ok). Kể từ thời điểm OO - tâm quay tức thời của vòng, tốc độ tức thời của các điểm AA Và CC bằng tương ứng

vA=vR∣OA∣=vR2Rcos⁡α2=2vcos⁡α2,v_A = \frac{v}{R} |OA| = \frac{v}{R} 2R \cos \frac{\alpha}{2} = 2v \cos \frac{\alpha}{2},

vC=vR∣OC∣=2vsin⁡α2,v_C = \frac{v}{R} |OC| = 2v \sin \frac{\alpha}{2},

trong đó RR là bán kính của vòng tròn. Các vectơ v⃗A\vec{v}_A và v⃗C\vec{v}_C phân phối lại các phân đoạn tương ứng OAOA và OCOC. Đặt điện tích của mỗi phần là Δq\Delta q. Vì diện tích nhỏ nên những khoản phí này có thể được coi là chính xác. Lực Lorentz tác dụng lên mỗi điện tích trong từ trường bằng

FA=Δq⋅B2vcos⁡α2,F_A = \Delta q \cdot B2v \cos \frac{\alpha}{2},

FC=Δq⋅B2vsin⁡α2.F_C = \Delta q \cdot B2v \sin \frac{\alpha}{2}.

Các vectơ F⃗A\vec{F}_A và F⃗C\vec{F}_C được định hướng dọc theo các đoạn OAOA và OCOC và bố cục

39

Chúng nằm ở các góc ngang tương ứng bằng

β=α2+(π2−α)=π2−α2,\beta = \frac{\alpha}{2} + \left( \frac{\pi}{2} - \alpha \right) = \frac{\pi}{2} - \frac{\alpha}{2},

γ=π2−(π−α2)=α2.\gamma = \frac{\pi}{2} - \left( \frac{\pi - \alpha}{2} \right) = \frac{\alpha}{2}.

Trong hình chiếu lên phương ngang, lực tác dụng lên cả hai phần bằng

f˙x=Δq⋅2Bv(cos⁡α2sin⁡α2−sin⁡α2cos⁡α2)=0,\dot{f}_x = \Delta q \cdot 2Bv \left( \cos \frac{\alpha}{2} \sin \frac{\alpha}{2} - \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} \right) = 0,

và chiếu lên phương thẳng đứng

f˙y=Δq⋅2Bv(cos⁡2α2+sin⁡2α2)=Δq⋅2Bv.\dot{f}_y = \Delta q \cdot 2Bv \left( \cos^2 \frac{\alpha}{2} + \sin^2 \frac{\alpha}{2} \right) = \Delta q \cdot 2Bv.

Xét tương tự từng cặp phần đường kính đối diện, ta thấy hình chiếu ngang của lực tác dụng lên cọc từ từ trường bằng 0 và hình chiếu thẳng đứng bằng

Fy=∑iFyi=2vB∑iΔqi,F_y = \sum_i F_{yi} = 2vB \sum_i \Delta q_i,

trong đó ∑iΔqi\sum_i \Delta q_i là tổng điện tích của tất cả các phần tử của các hạt tạo nên một nửa vòng, nghĩa là ∑iΔqi=q2\sum_i \Delta q_i = \frac{q}{2}. Như vậy,

Fy=qvB.F_y = qvB.

Chúng ta hãy viết điều kiện cân bằng của vòng tròn theo phương thẳng đứng:

mg=N+qvB.mg = N + qvB.

Theo điều kiện bài toán N=mg/2N = mg/2 và do đó

qvB=mg/2.qvB = mg/2.

Từ đây

v=mg/2qB.v = mg/2qB.

L. G. Markovich

◆ Khi tác dụng một lực F1F_1 vào tâm của bức tường bên phải, thùng chứa sẽ chuyển động khi lực này bằng lực ma sát μN1′\mu N'_1 tác dụng lên các giá đỡ cố định. Vậy lực ép sàn lên các giá đỡ này là -

N1=F1/μ.N_1 = F_1/\mu.

Tổng mômen của các lực đối với trục đi qua các con lăn phải bằng 0 (thùng chứa không bị lật). Do đó (xem Hình 1)

mgl2−F1l2−N1l=0.\frac{mg l}{2} - \frac{F_1 l}{2} - N_1 l = 0.

Từ đây, tính đến thực tế là N1=F1/μN_1 = F_1/\mu, chúng ta thu được:

mg=F1(1+2μ).mg = F_1 \left( 1 + \frac{2}{\mu} \right).

Khi một lực F2F_2 tác dụng vào tâm của phía bên trái (Hình 2), lực ép của sàn lên các giá đỡ cố định bằng F2/μF_2/\mu. Sự bằng 0 của tổng mô men xoắn đối với trục đi qua các con lăn dẫn đến sự phù hợp với mômen tương ứng.

mg=F2(2μ−1).mg = F_2 \left( \frac{2}{\mu} - 1 \right).

(F2>F1F_2 > F_1, vì trong trường hợp thứ hai, mômen lực F2F_2 dẫn đến tải trọng bổ sung lên các giá đỡ cố định và do đó làm tăng lực ma sát.)

Giải (1) và (2) cùng nhau, chúng ta tìm thấy mm:

m=2F1F2g(F2−F1).m = \frac{2F_1 F_2}{g (F_2 - F_1)}.

Một số tủ lạnh có cấu trúc hỗ trợ tương tự như thùng chứa của chúng tôi. Chúng di chuyển dễ dàng về phía các con lăn và khó khăn hơn nhiều theo hướng ngược lại. Đôi khi tủ lạnh không muốn trượt chút nào mà bắt đầu lật úp. Điều này xảy ra ở một giá trị nhất định của hệ số ma sát. Trong trường hợp tủ lạnh “khối” có khối lượng phân bố đồng đều - ở mức μ≥1\mu \geq 1. Đạt được giá trị giới hạn μ\mu

40

F854. Ước tính lực trung bình phải tác dụng lên mép của đệm hơi để đệm đệm nằm ở giữa dưới một cạnh thẳng. Nệm không bị quá tải ở một bên. Hãy tự mình đặt số lượng cần thiết cho lời giải và các giá trị số khá thực tế của chúng và nhận được kết quả bằng số.

Hãy ước tính công việc cần làm để tấm nệm được đặt đúng góc. Theo thứ tự độ lớn, có thể ước tính là A∼p⋅ΔVA \sim p \cdot \Delta V, trong đó pp là chênh lệch giữa áp suất khí quyển và áp suất không khí bên trong nệm, ΔV\Delta V là sự thay đổi thể tích của nệm trong quá trình biến dạng của nó. Như có thể thấy trên hình, ΔV\Delta V gần bằng tích của diện tích tam giác ABCABC và chiều rộng của nệm bb:

ΔV≈2d⋅d2b=d2n,\Delta V \approx \frac{2d \cdot d}{2} b = d^2 n,

trong đó dd là độ dày của nệm.

Mặt khác, công uốn một tấm nệm có thể được ước tính bằng tích của lực trung bình FcpF_{cp} và quãng đường di chuyển:

A≈Fcp2πl4∼FcplA \approx F_{cp} \frac{2\pi l}{4} \sim F_{cp} l

(l là chiều dài của nệm).

Từ các biểu thức trên suy ra rằng

A∼p⋅ΔV∼pd2b∼Fcpl,A \sim p \cdot \Delta V \sim p d^2 b \sim F_{cp} l,

Ở đâu

Fcp∼pd2bl.F_{cp} \sim \frac{p d^2 b}{l}.

Để tính toán số, bạn có thể đặt b≈0,8b \approx 0,8 m, d≈0,15d \approx 0,15 m, l≈2l \approx 2 m. Việc ước tính pp khó khăn hơn. Hãy sử dụng ý tưởng này. Nếu bạn đứng trên nệm bằng chân thì nó thường tiếp tục chạm đất. Do đó, pp có cùng thứ tự với áp lực do bàn chân của một người tác dụng lên mặt đất:

p∼mgS∼700 H0,2⋅0,3 m2∼104 Pa.p \sim \frac{mg}{S} \sim \frac{700 \text{ H}}{0,2 \cdot 0,3 \text{ m}^2} \sim 10^4 \text{ Pa}.

Cuối cùng chúng tôi tính toán:

Fcp∼104Πa⋅(0,15 m)2⋅0,8 m2 m∼102 H,F_{cp} \sim \frac{10^4 \Pi a \cdot (0,15 \text{ m})^2 \cdot 0,8 \text{ m}}{2 \text{ m}} \sim 10^2 \text{ H},

điều này phù hợp tốt với kinh nghiệm hàng ngày của chúng tôi.

E. I. Palchikkov

F855. Một tụ điện phẳng nối với cực của pin có suất điện động δ\delta được cắm hoàn toàn song song với các bản của nó bằng một bản tích điện cách một trong các bản của tụ điện một khoảng bb (xem hình). Tìm lực tác dụng lên tấm đầu vào nếu điện tích của nó là qq. Chạy tiếp theo. Diện tích của các bản tụ là SS, khoảng cách giữa chúng là dd.

Điện trường bên trong tụ điện là tổng của trường tạo bởi bản có điện tích qq và trường tạo ra bởi điện tích của các bản tụ. Ví dụ: các trường này được chỉ định tương ứng với EE và E1E_1. (Hình vẽ thể hiện hướng của trường EE và E1E_1 trong trường hợp các điện tích dương đi vào tấm.)

Lực tác dụng lên tấm chèn bằng

F=qE1.F = q E_1.

Điện áp E1E_1 có thể được tìm thấy bằng cách viết hiệu điện thế giữa các bản tụ dưới dạng

δ=(E1+E)(d−b)+(E1−E)b.\delta = (E_1 + E)(d - b) + (E_1 - E) b.

Từ đây

E1=δ+E(2b−d)d.E_1 = \frac{\delta + E(2b - d)}{d}.

Thay E=q/2ε0SE = q/2\varepsilon_0 S, ta được:

E1=δ+q(2b−d)2Sε0.E_1 = \frac{\delta + q(2b - d)}{2S\varepsilon_0}.

Do đó, lực tác dụng lên tấm chèn là