Естественные науки

Помогите пожалуйста с физикой

Две заряженные частицы массами m и зарядами q движутся из бесконечности со скоростями V и 2V навстречу друг другу. Найти минимальное расстояние на которое могуи сблизиться частицы. Гравитацией принебречь.
Используйте закон сохранения энергии. Частицы на бесконечности обладают только кинетической энергией в количестве

K = (m * V^2) / 2 + (m * (2 * V)^2) / 2.

Максимальное сближение у частиц будет тогда, когда вся эта энергия перейдет в потенциальную энергию их электростатического взаимодействия (поскольку мы пренебрегаем энергией гравитационного взаимодействия) . Энергия электростатического взаимодействия зависит от расстояния R между частицами следующим образом:

П = q^2 / R.

Приравнивая П = K, найдите R.

P.S. Александр, я вынужден признать, что Ник Гор прав, а я нет, хотя в его обходном маневре для решения и нет необходимости. Прав Ник Гор в том, что в той системе отсчета, в которой скорости частиц равны +2V и -V, они не могут одновременно остановиться: это противоречило бы закону сохранения импульса.
Ирина Осипова
Ирина Осипова
43 607
Лучший ответ
Две частицы одинаковой массы при абсолютно упругом ЦЕНТРАЛЬНОМ (по оси движения) ударе после взаимодействия обмениваются скоростями.
Было: V-вправо 2V-влево
Стало: 2V-влево V-вправо.
Значит во время "средины взаимодействия оба тела имели скорость=среднюю (с учётом направлений) :
(-V+2V)/2=V/2 вправо.
------
Вставка в конец текста (Монитор дёргает) : пЛАН РЕШЕНИЯ Сумма начальных кинет энергий минус сумма кинет энергий в момент сближения = потенциальной энергии электрического взаимодействия.
ВЕрнее будет= остаток потенциальной энергии электрического взаимодействия равет потенциальной энергии взаимодействия частиц= отсюда и рассчитывается МСКОМОЕ РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ В МОМЕНТ МАКС. СБЛИЖЕНИЯ.
----------------
В самом начале тела имели кинет энергии (эм вэ квадрат/2),
в "момент" взаимодействия их кинет. энергии соответствуют скоростям (обоих) V/2, отсюда рассчитайте ЧТО останется на потенциальную ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭЕНЕРГИЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАЖДОЙ ЧАСТИЦЫ и рассчитайте расстояние от "начала координат" каждой частицы. Сумма этих расстояний и равна ответу.
------
Лауреат 1-ой Всес студ олимп по физ. Я всегда решаю задачи хитрым способом, дабы уменьшить количество вычислений и надёжно решить.
Инна Василат
Инна Василат
15 513
ответ Excelsior правильный,
но хотелось бы уточнить
что это решение в системе СГС и в вакууме,
в любой среде нужно поделить
на e(эпсилон) - электрическую проницаемость среды,
у вакуума e = 1
R = q^2 / [ (5/2) m V^2 ] / e

в системе СИ решение умножается на Ko
R = 2/5 * Ko * q^2 / [ e m V^2 ]

где Ko = 1/(4пи Eo) = 8,988 * 10^9
а заряд зато в "нормальных" Кулонах