Какое ускорение a будет у тела в тот момент времени, когда оно будет находиться на наименьшем расстоянии от заряда

Для начала, давайте разберемся с данной задачей и предоставим пошаговое решение для понимания школьника.

1. Нам дано, что у нас есть маленькое тело массой m и зарядом q. Оно движется свободно вдоль отрезка длиной 10l, который соединяет неподвижные точечные заряды 2q и 3q.

2. По условию задачи, в начальный момент времени тело находится в середине этого отрезка, то есть на расстоянии 5l от каждого заряда. Это означает, что суммарная сила, действующая на тело, будет равна нулю, так как силы, действующие от двух зарядов, будут равны по величине и противоположно направлены.

3. Для определения ускорения тела в момент наименьшего расстояния от заряда, нужно найти силу, действующую на это тело в этот момент.

4. Рассмотрим силы, действующие на тело со стороны зарядов 2q и 3q. Сила между двумя точечными зарядами определяется законом Кулона и имеет вид:

\[ F = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}} \]

где F - сила, k - постоянная Кулона (\(8.99 \times 10^9 \, Н \cdot м^2/Кл^2\)), \(q_1\) и \(q_2\) - значения зарядов, а r - расстояние между зарядами.

5. Для нахождения силы, нужно найти расстояние между маленьким зарядом и каждым из неподвижных зарядов на отрезке длиной 10l.

6. Расстояние между маленьким зарядом и зарядом 2q составляет \(5l + l = 6l\). А расстояние между маленьким зарядом и зарядом 3q составляет \(5l - l = 4l\).

7. Подставим эти значения в формулу силы Кулона:

\[ F_{2q} = \frac{{k \cdot |q \cdot 2q|}}{{(6l)^2}} \]
\[ F_{3q} = \frac{{k \cdot |q \cdot 3q|}}{{(4l)^2}} \]

8. Теперь найдем суммарную силу, действующую на тело, посчитав алгебраическую сумму сил:

\[ F_{\text{сумм}} = F_{2q} - F_{3q} \]

9. Далее, применим второй закон Ньютона для определения ускорения тела:

\[ F_{\text{сумм}} = m \cdot a \]

где m - масса тела, а a - ускорение.

10. Используя полученные значения силы и массы тела, найдем ускорение:

\[ a = \frac{{F_{\text{сумм}}}}{{m}} \]

Таким образом, мы можем найти ускорение тела в момент времени, когда оно находится на наименьшем расстоянии от заряда, используя формулы Физики и предоставленные данные.