Домашние задания: Физика

Задача по физике. с полны решением бы

Тонкая нить несет равномерно распределенный по длине заряд ( = 20 мкКл/м). Вблизи средней части нити на расстоянии r = 1 см, малом по сравнению с ее длиной, находится 76 точечный заряд q = 0,1 мкКл. Определить силу, действующую на заряд
Давайте выберем оси так, чтобы ось y совпадала с нитью, и чтобы заряд наодился на оси x. Рассматриваем элемент нити величиной dy, координата которого y. В этом элементе заключен заряд:
dQ =  dy
Расстояние от этого элемента нити до точечного заряда q по теореме Пифагора:
sqrt(r^2 + y^2)
Модуль силы, с которой этот элемент нити действует на точечный заряд q:
dF = q dQ / (r^2 + y^2)
Сила направлена вдоль вектора, соединяющего элемент нити и заряд, а потому (если заряд нити и точечный заряд одного знака):
dFx / dF = r / sqrt(r^2 + y^2)
dFy / dF = - y / sqrt(r^2 + y^2)
Если это не очевидно, нарисуйте. Должно стать очевидно, или почти очевидно.
Получаем:
dFx = r q  dy / sqrt(r^2 + y^2)^3
dFy = q  y dy / sqrt(r^2 + y^2)^3
Это компоненты силы, порождаемой одним элементом нити. А теперь надо просуммировать силу по всем элементам нити. То еесть проинтегрировать эти выражения по y от y = - inf до y = + inf. Пределы симметричные, а подынтегральная функция для dFy будет нечетной. Поэтому интеграл будет равен нулю, и Fy = 0.
dFx = [q  / r] d(y/r) / sqrt(1+ (y/r)^2)^3
Если обозначить:
y/r = t
то:
dFx = [q  / r] dt / sqrt(1+ t^2)^3
Все, впереди в квадратных скобках собраны все параметры задачи. А остальной множитель - это интеграл (от минус до плюс бесконечности), в котором вообще нет параметров задачи, просто чиселка. Удачи вам с ним)
Екатерина Архипова
Екатерина Архипова
95 131
Лучший ответ