Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2990
2017-04-22 
На полупрозрачное зеркало площадью $S = 100 см^{2}$, находящееся на орбите искуственного спутника Земли, падают солнечные лучи перпендикулярно поверхности зеркала. Зеркало отражает в обратном направлении 30 % и пропускает в прямом направлении 20 % энергии падающего света, а остальную энергию поглощает. Найти силу, действующую на зеркало со стороны света. Расстояние от Земли (зеркала) до Солнца $R = 150 \cdot 10^{6} км$. Мощность излучения Солнца $N = 3,9 \cdot 10^{26} Вт$.
Решение:
Мощность излучения, падающего на зеркало,
$H_{з} = NS/(4 \pi R^{2})$.
Импульс фотона $P_{ф}$ и его энергия $E_{ф}$ связаны соотношением $P_{ф} = E_{ф}/c$. Здесь $c = 3 \cdot 10^{8} м/с$ — скорость света. Поэтому импульс $P$ падающего на зеркало света в единицу времени и мощность $N_{з}$ (энергия в единицу времени) связаны аналогично:
$P = N_{з}/c$.
В единицу времени импульс отраженного света $P_{отр} = 0,3P$, импульс прошедшего света $P_{пр} = 0,2P$, импульс зеркала $P_{з} = P + P_{отр} - P_{пр} = 1,1 P$, поскольку по закону сохранения импульса
$P_{отр} + P_{пр} + P_{з} = P$.
(см. рис.). Сила на зеркало $F = P$. С учетом полученных выражений для $P_{з}, P$ и $N_{з}$ находим силу $F$
$F = 1,1 NS /4 \pi R^{2} c$.
На полупрозрачное зеркало площадью $S = 100 см^{2}$, находящееся на орбите искуственного спутника Земли, падают солнечные лучи перпендикулярно поверхности зеркала. Зеркало отражает в обратном направлении 30 % и пропускает в прямом направлении 20 % энергии падающего света, а остальную энергию поглощает. Найти силу, действующую на зеркало со стороны света. Расстояние от Земли (зеркала) до Солнца $R = 150 \cdot 10^{6} км$. Мощность излучения Солнца $N = 3,9 \cdot 10^{26} Вт$.
Решение:
Мощность излучения, падающего на зеркало,
$H_{з} = NS/(4 \pi R^{2})$.
Импульс фотона $P_{ф}$ и его энергия $E_{ф}$ связаны соотношением $P_{ф} = E_{ф}/c$. Здесь $c = 3 \cdot 10^{8} м/с$ — скорость света. Поэтому импульс $P$ падающего на зеркало света в единицу времени и мощность $N_{з}$ (энергия в единицу времени) связаны аналогично:
$P = N_{з}/c$.
В единицу времени импульс отраженного света $P_{отр} = 0,3P$, импульс прошедшего света $P_{пр} = 0,2P$, импульс зеркала $P_{з} = P + P_{отр} - P_{пр} = 1,1 P$, поскольку по закону сохранения импульса
$P_{отр} + P_{пр} + P_{з} = P$.
(см. рис.). Сила на зеркало $F = P$. С учетом полученных выражений для $P_{з}, P$ и $N_{з}$ находим силу $F$
$F = 1,1 NS /4 \pi R^{2} c$.
