Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12883
2020-02-08 
Четыре одинаковых шарика массой $M$ каждый связаны жесткими невесомыми стержнями одной и той же длины и образуют квадрат со стороной $d$. Шарики заряжают, причем два из них имеют заряды $Q$, два других - заряды противоположного знака, т.е. $Q$. Всю конструкцию помещают в однородное электрическое поле напряженностью $E$ и отпускают. Какую максимальную скорость может иметь один из шариков в процессе движения?
Решение:
Ясно, что система может только вращаться вокруг своего центра. Максимальная энергия вращения получится в том случае, когда одноименные заряды расположены "по соседству" и движение начинается из положения неустойчивого равновесия - напряженность поля направлена вдоль получившихся диполей от "плюса" к "минусу". Тогда смещение каждого заряда вдоль поля составит $d$, изменение энергии в электрическом поле будет равно $4QEd$. Из закона сохранения энергии
$4QEd = \frac{4Mv^{2} }{2}$
находим искомую скорость:
$v = \sqrt{ \frac{2QEd}{M}}$.
Четыре одинаковых шарика массой $M$ каждый связаны жесткими невесомыми стержнями одной и той же длины и образуют квадрат со стороной $d$. Шарики заряжают, причем два из них имеют заряды $Q$, два других - заряды противоположного знака, т.е. $Q$. Всю конструкцию помещают в однородное электрическое поле напряженностью $E$ и отпускают. Какую максимальную скорость может иметь один из шариков в процессе движения?
Решение:
Ясно, что система может только вращаться вокруг своего центра. Максимальная энергия вращения получится в том случае, когда одноименные заряды расположены "по соседству" и движение начинается из положения неустойчивого равновесия - напряженность поля направлена вдоль получившихся диполей от "плюса" к "минусу". Тогда смещение каждого заряда вдоль поля составит $d$, изменение энергии в электрическом поле будет равно $4QEd$. Из закона сохранения энергии
$4QEd = \frac{4Mv^{2} }{2}$
находим искомую скорость:
$v = \sqrt{ \frac{2QEd}{M}}$.
