Задача 3.2. Колесо автомобиля Продолжение задачи 3.1

Автомобиль стоит на горизонтальной поверхности. Вертикальная нагрузка на одно колесо равна F=5000 Н. Найти длину пятна контакта шины с плоскостью. Считать, что пятно имеет форму прямоугольника ширины b. Боковой деформацией шины и изменением ее объема пренебречь. Шина имеет форму цилиндрического слоя с диаметрами d1 ,d2 и срезанным пятном контакта. ответ дать с точностью до 1 мм.
Задача 3.3. Колесо автомобиля
Продолжение задачи 3.2

Автомобиль поехал с постоянной скоростью V0=120 км/ч. Определить скорость верхней точки колеса, если оно катится без проскальзывания. Использовать данные о пятне контакта из задачи 3.2. ответ дать с точностью до 0,1 м/с.

1)
электрическое поле создано заряженной металлической сферой с центром в точке О радиуса  R1 = 2 см с поверхностной плотностью заряда ϭ  = 6 нКл/см2.
S = 4*pi*R1^2 - площадь сферы
Q=S*ϭ=4*pi*R1^2*ϭ - полный заряд сферы
Q=4*pi*0,02^2*6*10^(-9+4) ~ 3,0E-07 Кл

точка А находится на расстоянии r1 = 2 см от поверхности заряженного шара .
поле за пределами сферы идентично полю, создаваемому точечным зарядом, расположенным в центре сферы и в точке А равно
E = 1/(4*pi*ε0*ε)*Q/(R1+r1)^2 - напряженность электрического поля, векторная величина, направление вектора от центра сферы
E = 1/(4*pi*8,854*10^(-12)*6)*3,0E-07/(0,02+0,02)^2 ~ 282 000 В/м
fi = 1/(4*pi*ε0*ε)*Q/(R1+r1)  - потенциал электрического поля, скалярная величина
fi = 1/(4*pi*ε0*ε)*Q/(R1+r1)=1/(4*pi*8,854*10^(-12)*6)*3,0E-07/(0,02+0,02)~11 300 B
 
2) величину и направление силы , действующей на заряд q = 2|3 нКл, помещенный
 в эту точку поля .
F=E*q=282 000*2/3*10^(-9) Н = 0,000188239 H ~ 0,00019 H ~ 0,0002 H  

3) потенциальную  энергию взаимодействия поля с зарядом  q в точке А .
Wа=fi*q=11300*2/3*10^(-9) Дж = 7,53E-06 Дж

4) работу совершаемую  силами , перемещающими заряд q  из
точки А  в точку В , отстящую от
поверхности шара на r2 =n4 см ,
A=Wb-Wa=q*1/(4*pi*ε0*ε)*Q*(1/(R1+r2)-(1/(R1+r1)) = 5,02E-06 - 7,53E-06 Дж = -2,51E-06 Дж
5) поток вектора напряженности через сферу радиуса R2 = 1 см с центром в
точке О равен нулю, так как внутри сферы радиуса R2 = 1 см < R1 = 2 см заряд равен нулю согласно теоремы остроградского-гаусса

В воздухе вес покоящегося тела равен силе тяжести, действующей на него (выталкиванием из газа пренебрегаем в силу маленькой плотности воздуха). 
( - плотность тела)
В воде из силы тяжести вычитается еще сила Архимеда. И вот здесь будем внимательными. По определению: вес тела есть сила, с которой оно действует на опору или подвес. Таким образом, вовсе не обязательно, что эта сила направлена книзу. Поэтому у нас два варианта: 1) сила Архимеда меньше силы тяжести, и тело тонет в воде, стало быть, чтобы удержать его в покое, необходима сила, направленная кверху; 2) сила Архимеда больше силы тяжести, и тело плавает, соответственно, нужно его топить силой, направленной книзу.
Разберемся отдельно с первым и вторым случаями.

1)  ( - плотность керосина)
Подставим , получится .
Отсюда: .
Ну и все. Подставляем только что найденную комбинацию в самое первое уравнение и выражаем из него неизвестную плотность:


2) Все аналогично, только .
Соответственно, ответ будет с другим знаком около , то есть,