При каком наименьшем значении напряженности электрического поля нить сломается

Question

Физика: При каком наименьшем значении напряженности электрического поля нить сломается, если шарик массой m, заряженный положительно и подвешенный на нерастяжимой нити, отклоняется от вертикали под углом?

Kosmicheskaya_Panda · Accepted Answer

Чтобы решить данную задачу, нам необходимо использовать принципы равновесия сил.

Пусть напряженность электрического поля равна Е, а угол отклонения шарика от вертикали равен θ.

Вспомним, что сила натяжения нити равна силе тяжести шарика:
T = mg (1)

Также, на шарик действует сила электрического поля, равная qE, где q - заряд шарика.

Поскольку шарик находится в равновесии, горизонтальная составляющая силы электрического поля должна быть компенсирована силой натяжения нити. Таким образом, мы можем записать уравнение для горизонтальной составляющей сил:
qE = T sinθ (2)

Теперь, сравнивая уравнения (1) и (2), мы можем выразить напряженность электрического поля Е через массу шарика m, угол отклонения θ и максимальную силу натяжения нити T:

qE = (2mg)sinθ

Из этого уравнения мы можем найти минимальное значение напряженности электрического поля Е, при котором нить сломается. Для этого мы должны найти максимальное значение синуса угла θ. Максимальное значение sinθ достигается при угле 90 градусов, поэтому:

sinθ = 1

Теперь мы можем переписать уравнение:

qE = 2mg

Выражая Е, получаем:

E = \(\frac{{2mg}}{{q}}\)

Таким образом, наименьшее значение напряженности электрического поля Е, при котором нить сломается, равно \(\frac{{2mg}}{{q}}\)

При каком наименьшем значении напряженности электрического поля нить сломается, если шарик массой m, заряженный

Kosmicheskaya_Panda

О проекте

Предметы

Задать вопрос

Привет!