Маленький шарик массой 1 г, которому сообщили заряд 0,15 мкКл, брошен издалека со скоростью 1 м/с в сферу, заряженную зарядом 0,3 мкКл. При каком минимальном значении радиуса сферы шарик достигнет ее поверхности?

30 Янв 2020 в 19:42
183 +1
0
Ответы
1

Для того чтобы найти минимальное значение радиуса сферы, мы можем использовать закон сохранения энергии.

Начальная кинетическая энергия шарика: K1 = 0.5 m v^2 = 0.5 0.001 кг (1 м/с)^2 = 0.0005 дж

Изначальная потенциальная энергия шарика и сферы: U1 = k |q1q2| / r, где r - расстояние между шариком и сферой.

Из закона сохранения энергии следует, что K1 + U1 = K2 + U2, где K2 - кинетическая энергия шарика при достижении поверхности сферы, а U2 - потенциальная энергия шарика и сферы при её достижении.

Поскольку шарик достигнет поверхности сферы, то r будет равно радиусу сферы. При этом считаем, что начальное расстояние шарика до сферы бесконечно.

Таким образом, K1 + U1 = 0 (т.е. на бесконечности потенциальная энергия равна 0), U2 = k |q1q2| / R, где R - радиус сферы.

Учитывая это, K1 + U1 = K2 + U2
0.0005 + k |q1q2| / r = 0.5 m v^2 + k |q1q2| / R

Подставляем известные значения:
0.0005 + (910^9) (0.000150.0003) / r = 0.5 0.001 1^2 + (910^9) (0.000150.0003) / R

Упрощаем уравнение:
0.0005 + 405 / r = 0.0005 + 405 / R

Избавляемся от ненужных членов:
405 / r = 405 / R

Откуда следует, что r = R. Минимальное значение радиуса сферы, при котором шарик достигнет ее поверхности, равно радиусу этой сферы.

18 Апр 2024 в 18:31
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир