Номер 2, страница 149 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 6. Электромагнитные волны. Параграф 36. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн. Плотность потока электромагнитного излучения. Обсудить в классе - номер 2, страница 149.

Условие.

Вспомните, какие ещё физические величины изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния.

Решение.

Решение 2.

Зависимость, при которой физическая величина обратно пропорциональна квадрату расстояния, называется законом обратных квадратов. Этот закон является фундаментальным для многих областей физики. Вот несколько примеров таких величин:

Сила всемирного тяготения

Согласно закону всемирного тяготения, открытому Исааком Ньютоном, сила гравитационного притяжения $F$ между двумя телами с массами $m_1$ и $m_2$ прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния $r$ между их центрами. Математически это выражается формулой:

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

где $G$ — гравитационная постоянная. Из формулы видно, что сила тяготения уменьшается пропорционально $1/r^2$.

Ответ: сила всемирного тяготения.

Сила электростатического взаимодействия (Закон Кулона)

Закон Кулона описывает силу взаимодействия $F$ между двумя неподвижными точечными электрическими зарядами $q_1$ и $q_2$. Эта сила прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния $r$ между ними.

$F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

где $k$ — коэффициент пропорциональности в законе Кулона. Таким образом, сила Кулона также подчиняется закону обратных квадратов.

Ответ: сила электростатического взаимодействия.

Напряжённость поля, создаваемого точечным источником

Напряжённость поля (как гравитационного, так и электрического), создаваемого точечным источником, также убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от этого источника.

• Напряжённость электрического поля $E$ точечного заряда $q$ на расстоянии $r$ от него: $E = k \frac{|q|}{r^2}$.
• Напряжённость гравитационного поля $g$ (ускорение свободного падения), создаваемого телом массы $M$ на расстоянии $r$ от его центра: $g = G \frac{M}{r^2}$.

В обоих случаях величина напряжённости поля обратно пропорциональна $r^2$.

Ответ: напряжённость электрического поля точечного заряда и напряжённость гравитационного поля.

Интенсивность волн от точечного источника (освещённость, интенсивность звука)

Интенсивность (или плотность потока энергии) любого излучения (света, звука, радиоволн), распространяющегося равномерно во все стороны от точечного источника в однородной среде без поглощения, уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Это связано с тем, что энергия излучения распределяется по поверхности сферы, площадь которой $S = 4\pi r^2$ растет пропорционально квадрату радиуса $r$. Интенсивность $I$ определяется как мощность $P$, приходящаяся на единицу площади:

$I = \frac{P}{S} = \frac{P}{4\pi r^2}$

Конкретным примером является освещённость $E$, создаваемая точечным источником света с силой света $I_v$: $E = \frac{I_v}{r^2}$.

Ответ: освещённость от точечного источника света и интенсивность звука от точечного источника.