Retardation och friktionskraft
Har lite problem med en uppgift, som jag ser att andra har frågat om här, men jag blir inte riktigt klok på det hela ändå...
Ett homogent magnetfält B = 1,5 T är riktat ut från papperet enligt figuren nedan. Två långa parallella ledare (som kan betraktas som resistansfria) är utplacerade vinkelrätt mot fältet. Avståndet mellan ledarna är 15 cm. I serie med dessa ledare finns en resistor med resistansen 0,75. En kraftig metallstång AC med massan 2,5 kg placeras vinkelrätt mot ledarna och i god kontakt med dessa. Man skjuter iväg stången med begynnelsehastigheten v = 6,0 m/s åt vänster i figuren. Friktionskraften mot ledarna är 4,5% av stångens tyngd. Figuren ses uppifrån.
a) Hur stor blir den inducerade spänningen över stången omedelbart efter det att den skjutits iväg?
b) Hur stor är stångens retardation då dess hastighet minskat till 5,0 m/s?
a) inbillar jag mig är så lätt som e = lvB där l = 0,15 m, v = 6,0 m/s och B = 1,5 T, alltså e = 1,35 V. Lite tveksam dock till längden l, eftersom det på bilden ser ut som att stången sticker ut utanför ledarna, och därför bör vara längre än de 15 cm som är mellan ledarna... Men jag har ju inga andra uppgifter att använda mig av så kör på det...
På b) blir det betydligt krångligare.
Jag började med att räkna ut friktionskraften som jag tänker är 4,5% av stångens tyngdkraft, alltså 0,045*2,5*9,82 1,1 N. Den här kraften tänker jag bromsar stångens rörelse och därför är riktad åt höger i bilden.
Sedan blir det svårare. Den kraft som är riktad åt vänster tänker jag är F = ma, eller?
Jag har förstått att jag ska använda mig av formlerna:
F = ma
F = BIl
e = RI
e = lvB
Men jag känner att jag inte riktigt förstår vad som är riktat åt vilket håll... Den magnetiska kraften har jag efter att ha läst andras inlägg här fått för mig är riktad åt höger, alltså bromsande. Jag är dock inte helt med på hur man kommer fram till det. Jag tänker att den nedre delen av stången bör bli negativt laddad och den övre positivt och att strömmen då går nedåt. Det borde ge upphov till en elektrisk kraft åt vänster, men inte i någon annans tråd står det något om formeln för elektrisk kraft... Finns det ens en sådan? Och är det för att den är riktad åt vänster som den magnetiska kraften måste vara riktad åt motsatt håll, alltså höger?
Om du först tänker att friktionskraften är noll.
Då är det ju "F=Bil" som bromsar staven, annars hade den fortsatt med konstant hastighet "v".
Jo, precis det där svaret har jag läst i de andra trådarna om den här uppgiften, men jag förstår det inte riktigt. Är det alltså bara den kraften och F=ma som verkar i det läget? Och de verkar åt rakt motsatta håll? Finns det inget annat sätt att komma fram till att den magnetiska kraften är riktad åt höger?
Nu har jag funderat lite mer...
F=ma är den resulterande kraften va? Och den är ju rimligtvis riktad åt höger, eftersom farten bromsas, eller?
Vilka krafter är det då som verkar, och tillsammans ger denna resulterande kraft? Är det bara den magnetiska kraften F = BIl och friktionskraften? Alltså ingen kraft i rörelsens riktning?
Så då borde:
ma = BIl + 0,045*mg och från detta kan jag lösa ut a. Är det så man ska göra?
Precis...
