Точечный заряд q = –1 нКл массой m = 1 г. Бесплатный доступ к решению задач

Реферат.Справочник
Решенные задачи по физике
Точечный заряд q = –1 нКл массой m = 1 г

Точечный заряд q = –1 нКл массой m = 1 г .pdf

Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥

Условие

Точечный заряд q = –1 нКл массой m = 1 г, подвешенный в поле силы тяжести на невесомой нерастяжимой нити длиной l = 50 см, вращается в горизонтальной плоскости по окружности радиусом r = 45 см. Точка A подвеса нити находится на вертикальном бесконечно длинном стержне, равномерно заряженном с линейной плотностью заряда λ = 7 нКл/м. Найти частоту n вращения заряда вокруг стержня. Ускорение свободного падения g = 9,81 м/c2, электрическая постоянная ε0 = 8,85·10-12 Ф/м. Дано: q = –1 нКл m = 1 г l = 50 см r = 45 см λ = 7 нКл/м g = 9,81 м/c2 ε0 = 8,85·10-12 Ф/м

Ответ

n=23,45 рад/с

Решение

Потяни, чтобы посмотреть

Сделаем рисунок:
Из рисунка видно, что на точечный заряд действуют 3 базовые силы: сила тяжести Fт (её вектор направлен вертикально вниз), электростатическая сила притяжения Fq направлена влево к нити, поскольку нить и заряд имеют заряды противоположного знака.Инерциальная Центробежная сила вращения Fц оттягивает заряд вправо.
Fx=Fц-Fq - результирующая горизонтальная сила.
Fs=Fx+Fт - геометрическая сумма векторов, которая уравновешивается силой вектора Fн натяжения нити . Векторы Fs и Fн направлены противоположно, но равны по модулю и находятся точно на одной прямой. В результате чего верна пропорция:
sinα=rl=0,450,50=0,9=52°
Сила тяжести равна:
Fт=m∙g=0,001∙9,8=0,01 H
Центробежная сила вычисляется как центростремительная:
Fц=m∙ω2∙r
Напряжённость электростатического поля, создаваемого бесконечно-длинным стержнем можно рассчитать по формуле:
E=λ 2∙π∙ε0∙ε∙r
где ε – диэлектрическая проницаемость среды, так как у нас среда — это воздух, в нашем случае ε будет равна 1.
Тогда электростатическая сила притяжения будет равна:
Fq=q∙E=q∙λ 2∙π∙ε0∙ε∙r=1∙10-9∙7∙10-92∙3,14∙8,85∙10-12∙0,45=2,8∙10-7 H
Связываем все силы единым уравнением:
Fт∙tanα=Fx
Получаем:
ω=n=-q∙l∙sinα+q2∙l2sinα2+m2∙g∙l∙sinα2∙m∙l∙sinα=23,45 рад/с
Найти:
n - ?
Ответ: n=23,45 рад/с

50% задачи недоступно для прочтения

Переходи в Кампус, регистрируйся и получай полное решение

Получить задачу