Ломоносов 2023, 10-11 класс, задача 5

Сложная
Оптика
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.

Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

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. .

1

Получен верный ответ

18
2

Нет верного ответа

0
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 hm
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=30circ. 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=90circ
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