Определите силу, действующую на частицу массы m в зазоре ширины l между сеточными электродами, если скорость ее изменилась от значения v1 у первого электрода, до значения v2 у второго электрода. Как по значениям скорости частицы узнать направление действующей на нее силы

Для определения силы, действующей на частицу массы \( m \), находящуюся в электрическом поле между сеточными электродами, воспользуемся вторым законом Ньютона: \[ F = m \cdot a \] где \( F \) — сила, действующая на частицу, \( m \) — её масса, \( a \) — ускорение. Ускорение можно найти по формуле: \[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \] где \( \Delta v = v_2 - v_1 \) — изменение скорости, а \( \Delta t \) — время, за которое произошло это изменение. Однако если время не задано, то можно воспользоваться также уравнением движения. С учетом того, что частица движется в зазоре ширины \( l \) и в конечном итоге её скорость изменилась, мы можем использовать формулу, связывающую ускорение, изменение скорости и расстояние: \[ v_2^2 = v_1^2 + 2a \cdot l \] Отсюда можно выразить ускорение \( a \): \[ a = \frac{v_2^2 - v_1^2}{2l} \] Теперь подставим это выражение в уравнение для силы: \[ F = m \cdot \frac{v_2^2 - v_1^2}{2l} \] Таким образом, сила \( F \) будет равна: \[ F = \frac{m (v_2^2 - v_1^2)}{2l} \] Теперь о направлении действующей на частицу силы. Если \( v_2 > v_1 \) (частица ускоряется), то \( v_2^2 - v_1^2 > 0 \) и сила \( F \) направлена в сторону движения частице. Если же \( v_2 < v_1 \) (частица замедляется), то \( v_2^2 - v_1^2 < 0 \) и сила \( F \) направлена против направления движения частицы. Таким образом, зная значения скоростей \( v_1 \) и \( v_2 \), можно определить как величину, так и направление силы, действующей на частицу: - Если \( v_2 > v_1 \), сила направлена вперед. - Если \( v_2 < v_1 \), сила направлена назад.