Нужно решить задачу по физике положительная заряженная пылинка массой 4*10^-6 кг и зарядом 2*10^-9 Кл, движется по круговой орбите радиусом 0,1 м вокруг отрицательно заряженного шарика. Заряд шарика равен -2*10^-9 Кл. Определить скорость движения пылинки
Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии.
Из условия задачи известно, что на пылинку действует сила кулоновского взаимодействия с шариком. Эта сила равна
F = k ∣q1</em>q2∣|q1 </em> q2|∣q1</em>q2∣ / r^2,
где k - постоянная кулоновского взаимодействия 9<em>109Н</em>м2/Кл29<em>10^9 Н</em>м^2/Кл^29<em>109Н</em>м2/Кл2, q1 и q2 - заряды пылинки и шарика соответственно, r - расстояние межу ними.
Так как пылинка движется по круговой орбите, то на нее действует центростремительная сила, равная силе кулоновского взаимодействия:
m v^2 / r = k ∣q1∗q2∣|q1 * q2|∣q1∗q2∣ / r^2,
где m - масса пылинки, v - скорость движения.
Также можно записать, что энергия механическая системы кинетическаяэнергияпылинкиипотенциальнаяэнергиявзаимодействияпылинкисошарикомкинетическая энергия пылинки и потенциальная энергия взаимодействия пылинки со шарикомкинетическаяэнергияпылинкиипотенциальнаяэнергиявзаимодействияпылинкисошариком сохраняется:
0.5 m v^2 - k ∣q1</em>q2∣|q1 </em> q2|∣q1</em>q2∣ / r = постоянная.
Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии.
Из условия задачи известно, что на пылинку действует сила кулоновского взаимодействия с шариком. Эта сила равна
F = k ∣q1</em>q2∣|q1 </em> q2|∣q1</em>q2∣ / r^2,
где k - постоянная кулоновского взаимодействия 9<em>109Н</em>м2/Кл29<em>10^9 Н</em>м^2/Кл^29<em>109Н</em>м2/Кл2, q1 и q2 - заряды пылинки и шарика соответственно, r - расстояние межу ними.
Так как пылинка движется по круговой орбите, то на нее действует центростремительная сила, равная силе кулоновского взаимодействия:
m v^2 / r = k ∣q1∗q2∣|q1 * q2|∣q1∗q2∣ / r^2,
где m - масса пылинки, v - скорость движения.
Также можно записать, что энергия механическая системы кинетическаяэнергияпылинкиипотенциальнаяэнергиявзаимодействияпылинкисошарикомкинетическая энергия пылинки и потенциальная энергия взаимодействия пылинки со шарикомкинетическаяэнергияпылинкиипотенциальнаяэнергиявзаимодействияпылинкисошариком сохраняется:
0.5 m v^2 - k ∣q1</em>q2∣|q1 </em> q2|∣q1</em>q2∣ / r = постоянная.
Подставляем известные значения:
0.5 410^-6 v^2 - 910^9 2</em>10−9<em>2</em>10−92</em>10^-9 <em> 2</em>10^-92</em>10−9<em>2</em>10−9 / 0.1 = C.
Решив это уравнение, найдем значение скорости v.