Задача #22 ← →
Виталик к верхнему концу вертикальной медной трубки прикрепил динамометр, а затем бросил в трубку постоянный магнит, удерживая при этом динамометр и не касаясь трубки. Оказалось, что в течение почти всего времени падения магнита в трубке показания динамометра оказываются больше на величину, равную силе тяжести, действующей на магнит.
-
Объясните, почему меняются показания динамометра, основываясь на известных Вам физических законах.
-
Докажите, что магнит большую часть времени движется с постоянной скоростью.
Решение
-
Движение магнита вызывает явление электромагнитной индукции — в медной трубке появляются индукционные токи. Направление их по правилу Ленца такое, что порождаемое ими магнитное поле препятствует изменению магнитного потока через трубку, то есть препятствует движению магнита. Значит, со стороны трубки на магнит действует направленная вверх магнитная сила, а со стороны магнита по 3 закону Ньютона действует направленная вниз магнитная сила на трубку.
-
Поскольку показания динамометра увеличились на (где — масса магнита), то такая же по величине направленная вверх магнитная сила действует на магнит. Значит, равнодействующая приложенных к магниту сил равна нулю, тогда по 2 закону Ньютона его ускорение нулевое. Значит, он движется с постоянной скоростью.