Ломоносов 2023, 10-11 класс, задача 5

Сложная

Источник:

Олимпиада школьников «Ломоносов» по физике, Отборочный этап, 2023, 10–11 классы

На закрепленный зеркальный шар радиусом падает узкий параллельный пучок света мощностью . Ось падающего пучка света проходит на расстоянии от центра шара. Найдите модуль силы, с которой свет действует на шар. Скорость света . Ответ приведите в наноньютонах, округлив до десятых.

Решение. При решении задачи будем считать шар неподвижным относительно инерциальной системы отсчета. Как известно, импульс фотона, обладающего энергией , равен

где - единичный вектор, совпадающий с направлением скорости фотона.

Рисунок к задаче

Поскольку на шар падает узкий параллельный пучок света, скорости всех падающих на шар фотонов направлены одинаково и продолжения их векторов проходят на расстоянии от центра шара, как показано на рисунке. По закону зеркального отражения угол падения и угол отражения равны. Поэтому приращение импульса фотона при зеркальном отражении от шара

направлено по нормали к поверхности шара в точке падения. Здесь

За время на шар падает

фотонов. Следовательно, по закону изменения импульса и третьему закону Ньютона на шар со стороны фотонов действует сила

Эта сила направлена к центру шара, а ее модуль равен

Ответ. .

Получен верный ответ

Нет верного ответа

Максимум: 18

Похожие задачи

Ломоносов 2022, 7-9 класс, задача 5

Непрозрачный цилиндрический сосуд высотой H = см и радиусом 3r₀ до краев наполнен водой. В центре сосуда на дне расположено круглое зеркало радиусом 2r₀. Точечный источник света находится над поверхностью воды точно над серединой зеркала. На какое минимальное расстояние h_m

Сложная

Оптика

Ломоносов 2024, 10 класс, задача 5

На одну из граней стеклянной призмы падает луч света под углом α к ее поверхности (см. рисунок). Показатель преломления материала призмы n, а угол при ее вершине θ=30^circ. Определить, при каком минимальном значении угла α прохождение света через призму насквозь становится невозможным. Отв

Сложная

Оптика

Ломоносов 2025, 10 класс, задача 5

Линза создает действительное изображение объекта в виде тонкой светящейся стрелки, конец которой находится в точке S (см. рисунок), с линейным увеличением Γ=2. Изображение находится на расстоянии f₁=7,см от плоскости линзы, его длина H=2,см. Линзу поворачивают на угол α=90^circ

Сложная

Оптика

Ломоносов 2021, 10-11 класс, задача 5

На горизонтальном дне аквариума лежит плоское зеркало. Человек, наклонившийся над водой и смотрящий вертикально вниз, видит изображение своего глаза в зеркале на расстоянии l = 50,см. Определите толщину слоя H воды в аквариуме, если глаз расположен на расстоянии h от ее поверхности. Показатель прело

Сложная

Оптика