Домашние задания: Физика
Два одинаковых заряженных шарика,
подвешенных в одной точке на нитях равной длины, разошлись в воздухе на некоторый угол. Какова должна быть плотность шариков, чтобы при погружении их в машинное масло этот угол не изменился? Диэлектрическая проницаемость машинного масла = 2,5, плотность машинного масла = 900 кг/см3.
Два одинаковых заряженных шарика (m1 = m2 = m = ρ°V; q1 = q2 = q), подвешенных в одной точке на нитях равной длины L, разошлись в воздухе на некоторый угол α. Какова должна быть плотность шариков, чтобы при погружении их в машинное масло этот угол не изменился? Диэлектрическая проницаемость машинного масла ε = 2,5, плотность машинного масла ρ(м. м.) = 900 кг/см³.
РЕШЕНИЕ: (со всеми деталями)
Расстояние Х = 2R между шариками при расхождении на угол α находим из условия: R = L*sinα. (Надеюсь, схему и геометрию сама нарисуешь)
Сила взаимодействия зарядов: F(вз) = k*q²/(ε*Х²) = k*q²/(ε*(2L*sinα)²)
Она уравновешивается силой, возникающей из веса шариков: F° = mg*tgα = mg*(R/(L*cosα))
Равновесие в первом случае (ε = 1):
k*q²/(1*(2L*sinα)²) = ρ°V*g*(R/(L*cosα)). (*)
Равновесие во втором случае (ε = 2,5):
k*q²/(2,5*(2L*sinα)²) = (ρ° – ρ(м. м.)) *V*g*(R/(L*cosα)). (**)
Делим (**) на (*):
1/2,5 = (ρ° – ρ(м. м.)) /ρ°, откуда: 2,5 = ρ°/(ρ° – ρ(м. м.)) ==> 2,5*ρ° – 2,5*ρ(м. м.) = ρ° ==> 1,5ρ° = 2,5*ρ(м. м.). Отсюда:
ρ° = (2,5/1,5)*ρ(м. м.) = (2.5/1.5)*900 = 1500 кг/см³.
Итак: ρ° = 1500 кг/см³.
РЕШЕНИЕ: (со всеми деталями)
Расстояние Х = 2R между шариками при расхождении на угол α находим из условия: R = L*sinα. (Надеюсь, схему и геометрию сама нарисуешь)
Сила взаимодействия зарядов: F(вз) = k*q²/(ε*Х²) = k*q²/(ε*(2L*sinα)²)
Она уравновешивается силой, возникающей из веса шариков: F° = mg*tgα = mg*(R/(L*cosα))
Равновесие в первом случае (ε = 1):
k*q²/(1*(2L*sinα)²) = ρ°V*g*(R/(L*cosα)). (*)
Равновесие во втором случае (ε = 2,5):
k*q²/(2,5*(2L*sinα)²) = (ρ° – ρ(м. м.)) *V*g*(R/(L*cosα)). (**)
Делим (**) на (*):
1/2,5 = (ρ° – ρ(м. м.)) /ρ°, откуда: 2,5 = ρ°/(ρ° – ρ(м. м.)) ==> 2,5*ρ° – 2,5*ρ(м. м.) = ρ° ==> 1,5ρ° = 2,5*ρ(м. м.). Отсюда:
ρ° = (2,5/1,5)*ρ(м. м.) = (2.5/1.5)*900 = 1500 кг/см³.
Итак: ρ° = 1500 кг/см³.
Из условия следует, что отношение равнодействующей сил тяжести и Архимеда к электростатической силе в обеих средах постоянно, при этом расстояние между зарядами в обоих случаях одинаково. Поэтому
ρ*V*g*r²/(k*q²) = (ρ-ρм) *V*g*ε*r²/(k*q²)
или
ρ=(ρ-ρм) *ε,
откуда
ρ=ρм*ε/(ε-1)
Хотя, вообще-то, совершенно непонятно, чего тебе от этой задачи нужно...
Она настолько элементарна...
ρ*V*g*r²/(k*q²) = (ρ-ρм) *V*g*ε*r²/(k*q²)
или
ρ=(ρ-ρм) *ε,
откуда
ρ=ρм*ε/(ε-1)
Хотя, вообще-то, совершенно непонятно, чего тебе от этой задачи нужно...
Она настолько элементарна...
Похожие вопросы
- Два одинаковых маленьких шарика массой 52 г каждый подвешены к одной точке на нитях длиной 21 см.
- Физика, импульс Два шарика двигались на встречу друг другу в направлениях составляющих угол 60°
- Маленький шарик вращается по окружности.На рисунке показан график зависимости его мгновенной угловой скорости от времени
- Шарик А массой 200 г связан невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок, с бруском в массой
- Снаряд массой m=20 кг,выпущенный вверх,мгновенно разрывается в высшей точке траектории на два «осколка»одинаковой массы.
- Два заряженных шарика радиусом r1 и r2 имеющие заряды q1 и q2 находятся один от другого на расстоянии немного больше
- Изменится ли масса отрицательно заряженного шарика, если его коснуться рукой? Если изменится, то как? физика
- Два шарика одинаковых радиуса и массы подвешены на нитях одинаковой длины так, что их поверхности соприкасаются.После с
- Почему трындят про "отсутствие памяти" и шарика в казино? А подряд выпадения одинакового признают возможным более 1/2?