Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10392
2019-05-11 
Маленький положительно заряженный шарик массой $m$ подвешен на тонкой диэлектрической нити. Другой положительно заряженный маленький шарик очень медленно перемещают издалека до тех пор, пока он не достигнет первоначального положения первого шарика (рис.). Чему равна совершенная работа, если первый шарик поднимается при этом на небольшую высоту $h$?
Решение:
В системе обозначений на рисунке условие равновесия для первого шара будет иметь вид
$\frac{mg}{F} = \frac{l}{x}$,
где $F = \frac{kqQ}{x^{2}}$ - кулоновская сила, действующая на первый шар со стороны второго, $x$ - расстояние между шарами, несущими заряды $q$ и $Q$.
Ясно, что треугольники ABD и САК подобны, следовательно,
$\frac{x/2}{l} = \frac{h}{x}$.
Теперь мы можем вычислить расстояние $x$ между зарядами и энергию $W_{эл}$ электростатического взаимодействия зарядов:
$x = \frac{kqQ}{2mgh}, W_{эл} = \frac{kqQ}{x} = 2mgh$.
Совершенная работа равна сумме изменений электростатической и гравитационной потенциальной энергий:
$W = 2mgh + mgh = 3mgh$.
Вероятно, это удивительно, что работа не зависит ни от величин зарядов, ни от длины веревки.
Маленький положительно заряженный шарик массой $m$ подвешен на тонкой диэлектрической нити. Другой положительно заряженный маленький шарик очень медленно перемещают издалека до тех пор, пока он не достигнет первоначального положения первого шарика (рис.). Чему равна совершенная работа, если первый шарик поднимается при этом на небольшую высоту $h$?
Решение:
В системе обозначений на рисунке условие равновесия для первого шара будет иметь вид
$\frac{mg}{F} = \frac{l}{x}$,
где $F = \frac{kqQ}{x^{2}}$ - кулоновская сила, действующая на первый шар со стороны второго, $x$ - расстояние между шарами, несущими заряды $q$ и $Q$.
Ясно, что треугольники ABD и САК подобны, следовательно,
$\frac{x/2}{l} = \frac{h}{x}$.
Теперь мы можем вычислить расстояние $x$ между зарядами и энергию $W_{эл}$ электростатического взаимодействия зарядов:
$x = \frac{kqQ}{2mgh}, W_{эл} = \frac{kqQ}{x} = 2mgh$.
Совершенная работа равна сумме изменений электростатической и гравитационной потенциальной энергий:
$W = 2mgh + mgh = 3mgh$.
Вероятно, это удивительно, что работа не зависит ни от величин зарядов, ни от длины веревки.
