Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14320
2020-10-19 
Два одинаковых заряженных шарика (масса и заряд каждого равен $m = 10 г$ и $q = 5 \cdot 10^{-7} Кл$) соединены нитями с изолятором длиной $l = 10 см$ и $2l$. Систему удерживают середина длинной нити, а затем точку подвеса начинают поднимать вверх с ускорением $a$, равное по модулю ускорению свободного падения $g$. Определите натяжение нити, соединяющей шарики при подъеме.
Решение:
В условии задачи не указано присутствует ли поле тяготения Земли, поэтому рассмотрим два случая:
1. $g_{з} = g$.
Перейдем в неинерциальной системе отсчета, движущейся с ускорением $a = g$. На каждый шарик действовать силы натяжения нитей $T$ и $T_{1}$, силы Кулона $F_{к} = k \frac{q^{2} }{l^{2} }$, силы притяжения $mg$ и силы инерции (см. рис.).
Запишем условие равновесия шарика:
$OY: T \sin \alpha = 2mg$. (1)
$OX: F_{К} = T_{1} + T \cos \alpha$. (2)
Из (1) получим: $T = \frac{2mg}{ \sin \alpha }$. (3)
Подставим (3) в (2):
$T_{1} = F_{К} - \frac{2mg}{ \sin \alpha } \cos \alpha = k \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{2mg}{tg \alpha} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0} } \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{2mg}{ tg \alpha } = 0,11 Н$.
2. $g_{з} = 0$.
При отсутствии поля тяготения Земли решается аналогично, учитывая отсутствие силы тяжести:
$T_{1} = k \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{mg}{ tg \alpha } = 0,17 Н$.
Два одинаковых заряженных шарика (масса и заряд каждого равен $m = 10 г$ и $q = 5 \cdot 10^{-7} Кл$) соединены нитями с изолятором длиной $l = 10 см$ и $2l$. Систему удерживают середина длинной нити, а затем точку подвеса начинают поднимать вверх с ускорением $a$, равное по модулю ускорению свободного падения $g$. Определите натяжение нити, соединяющей шарики при подъеме.
Решение:
В условии задачи не указано присутствует ли поле тяготения Земли, поэтому рассмотрим два случая:
1. $g_{з} = g$.
Перейдем в неинерциальной системе отсчета, движущейся с ускорением $a = g$. На каждый шарик действовать силы натяжения нитей $T$ и $T_{1}$, силы Кулона $F_{к} = k \frac{q^{2} }{l^{2} }$, силы притяжения $mg$ и силы инерции (см. рис.).
Запишем условие равновесия шарика:
$OY: T \sin \alpha = 2mg$. (1)
$OX: F_{К} = T_{1} + T \cos \alpha$. (2)
Из (1) получим: $T = \frac{2mg}{ \sin \alpha }$. (3)
Подставим (3) в (2):
$T_{1} = F_{К} - \frac{2mg}{ \sin \alpha } \cos \alpha = k \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{2mg}{tg \alpha} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0} } \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{2mg}{ tg \alpha } = 0,11 Н$.
2. $g_{з} = 0$.
При отсутствии поля тяготения Земли решается аналогично, учитывая отсутствие силы тяжести:
$T_{1} = k \frac{q^{2} }{l^{2} } - \frac{mg}{ tg \alpha } = 0,17 Н$.
