Какой заряд (в мкл) имеет положительно заряженный грузик массой 2 г, подвешенный на нити длиной 10 см в горизонтальном

Какой заряд (в мкл) имеет положительно заряженный грузик массой 2 г, подвешенный на нити длиной 10 см в горизонтальном магнитном поле с индукцией 0,5 тл? Если нить с грузиком отклоняют в горизонтальное положение в плоскости, перпендикулярной полю, и отпускают, то какова сила затяжения нити в нижней точке, равняющаяся 51,8 мН? В данной задаче ускорение свободного падения на Земле составляет 9,8 м/с^2.
Polosatik_6278

Polosatik_6278

Для решения данной задачи, воспользуемся законом Лоренца и вторым законом Ньютона.

1) Найдем заряд грузика. Запишем известные данные: масса грузика \( m = 2 \, \text{г} = 0.002 \, \text{кг} \), длина нити \( l = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} \), индукция магнитного поля \( B = 0.5 \, \text{Тл} \).

Закон Лоренца гласит, что сила магнитного поля, действующая на заряженную частицу, равна произведению величины заряда, скорости и индукции магнитного поля:
\[ F = q \cdot v \cdot B, \]
где \( F \) - сила магнитного поля, \( q \) - заряд грузика, \( v \) - скорость грузика, \( B \) - индукция магнитного поля.

По условию, грузик находится в покое, следовательно, его скорость равна нулю. Подставим эти значения в формулу:
\[ F = q \cdot 0 \cdot 0.5 = 0. \]
Мы получаем, что сила магнитного поля равна нулю. Так как сила равна нулю, то заряд грузика также равен нулю.

2) Теперь рассмотрим силу натяжения нити при отклонении грузика в горизонтальное положение в плоскости, перпендикулярной полю.
Запишем известные данные: сила натяжения нити в нижней точке \( T = 51.8 \, \text{мН} = 0.0518 \, \text{Н} \), ускорение свободного падения \( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 \), масса грузика \( m = 0.002 \, \text{кг} \).

Воспользуемся вторым законом Ньютона, который гласит, что сила \( F \), действующая на тело, равна произведению его массы \( m \) на ускорение \( a \):
\[ F = m \cdot a. \]

В данной задаче грузик движется по окружности под действием силы натяжения нити. Сила натяжения нити направлена к центру окружности и равна \( T \). Таким образом, нитя дает радиальное ускорение \( a_r = \frac{{T}}{{m}} \).

Запишем уравнение второго закона Ньютона для оси, перпендикулярной полю:
\[ m \cdot g = m \cdot a_r. \]
Подставим известные значения:
\[ 0.002 \cdot 9.8 = 0.002 \cdot a_r. \]

Решим это уравнение:
\[ a_r = 9.8 \, \text{м/с}^2. \]

Сила натяжения нити равна радиальному ускорению, поэтому:
\[ T = m \cdot a_r = 0.002 \cdot 9.8 = 0.0196 \, \text{Н}.\]

Таким образом, сила затяжения нити в нижней точке равна \( 0.0196 \, \text{Н} \) или \( 19.6 \, \text{мН} \).

В итоге, получаем, что заряд грузика равен нулю микрокулон, а сила затяжения нити в нижней точке равна 19.6 миллиньютон.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello