Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11478
2019-11-17 
На упругий проводящий шарик массой $m$, несущий заряд $q$, падает с высоты $h$ такой же шарик с зарядом a) $q$, б) $-q$. На какую высоту подскочит шарик после удара? Нижний шарик через изолирующую прокладку жестко связан с Землей. Радиусы $r$ шариков много меньше $h$.
Решение:
В случае а) потенциальная энергия верхнего шарика, определяемая электростатическим и гравитационным полями, одинакова в момент начала падения (т. е. на высоте $h$) и в верхней точке подъема после соударения, так как кинетическая энергия шарика в этих точках равна нулю, а перетекание зарядов с шарика на шарик при соударении отсутствует, так как одинаковые шарики несут одинаковые и одноименные заряды. Следовательно, шарик отскочит на ту же высоту $h$. Следует добавить, что при больших значениях зарядов $q$ соударения вообще не будет, а при еще больших верхний шарик, если его предоставить самому себе, даже начнет подниматься вверх (это значение заряда легко вычислить).
Случай же б) в рамках элементарной физики рассмотреть невозможно. Дело в том, что в момент столкновения заряды $q$ и $-q$ взаимно уничтожаются. Этот процесс будет сопровождаться выделением тепла и возникновением электромагнитного излучения. Подсчитать, какая часть первоначальной потенциальной энергии верхнего шарика перейдет в тепловую энергию и энергию излучения, простыми способами нельзя (см. задачу 11477).
Заметим, что в случае а) часть энергии также переходит в тепло и в энергию излучения, но для лабораторных величин зарядов и скоростей этой частью можно смело пренебречь.
На упругий проводящий шарик массой $m$, несущий заряд $q$, падает с высоты $h$ такой же шарик с зарядом a) $q$, б) $-q$. На какую высоту подскочит шарик после удара? Нижний шарик через изолирующую прокладку жестко связан с Землей. Радиусы $r$ шариков много меньше $h$.
Решение:
В случае а) потенциальная энергия верхнего шарика, определяемая электростатическим и гравитационным полями, одинакова в момент начала падения (т. е. на высоте $h$) и в верхней точке подъема после соударения, так как кинетическая энергия шарика в этих точках равна нулю, а перетекание зарядов с шарика на шарик при соударении отсутствует, так как одинаковые шарики несут одинаковые и одноименные заряды. Следовательно, шарик отскочит на ту же высоту $h$. Следует добавить, что при больших значениях зарядов $q$ соударения вообще не будет, а при еще больших верхний шарик, если его предоставить самому себе, даже начнет подниматься вверх (это значение заряда легко вычислить).
Случай же б) в рамках элементарной физики рассмотреть невозможно. Дело в том, что в момент столкновения заряды $q$ и $-q$ взаимно уничтожаются. Этот процесс будет сопровождаться выделением тепла и возникновением электромагнитного излучения. Подсчитать, какая часть первоначальной потенциальной энергии верхнего шарика перейдет в тепловую энергию и энергию излучения, простыми способами нельзя (см. задачу 11477).
Заметим, что в случае а) часть энергии также переходит в тепло и в энергию излучения, но для лабораторных величин зарядов и скоростей этой частью можно смело пренебречь.
