Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 6261
2018-02-09 
Между двумя одинаковыми сжатыми на величину $x_{0}$ пружинами жесткостью к находится шарик, масса которого $m$ и заряд $q$. Пружины прикреплены к двум параллельным проводящим пластинам, расстояние между которыми $d$ (рис.) Пружина рвется, если растягивающая сила превысит величину $T$. Какую ЭДС должен иметь источник, чтобы при его подключении к пластинам одна из пружин порвалась? Силой тяжести пренебречь, пружины непроводящие.
Решение:
Сила, действующая на шарик, $F = qE = q \frac{ \mathcal{E} }{d}$. (1)
Пусть максимальное смещение шарика в момент остановки равно $x$. Тогда из условия разрыва пружины
$T = k(x - x_{0} )$. (2)
Используем закон сохранения энергии:
$\frac{2kx_{0}^{2}}{2} +Fx = \frac{k(x_{0} + x)^{2}}{2} + \frac{k(x_{0} - x)^{2} }{2}$; откуда с учетом (2) $F = kx = T + kx_{0}$. Окончательно из (1) получим $\mathcal{E}_{min} = \frac{Fd}{q} = \frac{(T + kx_{0} )d}{q}$.
Между двумя одинаковыми сжатыми на величину $x_{0}$ пружинами жесткостью к находится шарик, масса которого $m$ и заряд $q$. Пружины прикреплены к двум параллельным проводящим пластинам, расстояние между которыми $d$ (рис.) Пружина рвется, если растягивающая сила превысит величину $T$. Какую ЭДС должен иметь источник, чтобы при его подключении к пластинам одна из пружин порвалась? Силой тяжести пренебречь, пружины непроводящие.
Решение:
Сила, действующая на шарик, $F = qE = q \frac{ \mathcal{E} }{d}$. (1)
Пусть максимальное смещение шарика в момент остановки равно $x$. Тогда из условия разрыва пружины
$T = k(x - x_{0} )$. (2)
Используем закон сохранения энергии:
$\frac{2kx_{0}^{2}}{2} +Fx = \frac{k(x_{0} + x)^{2}}{2} + \frac{k(x_{0} - x)^{2} }{2}$; откуда с учетом (2) $F = kx = T + kx_{0}$. Окончательно из (1) получим $\mathcal{E}_{min} = \frac{Fd}{q} = \frac{(T + kx_{0} )d}{q}$.
