Задачи › Энергия системы зарядов

Разлёт заряженных шариков на нитях

  1. Разлёт заряженных шариков на нитях

    Физтех 2014/15, 10 кл.
    4/10

    В вершинах равнобедренного треугольника со сторонами \(2a\), \(2a\), \(3a\) находятся неподвижно три небольших по размерам положительно заряженных шарика, связанных попарно тремя легкими непроводящими нитями. Каждый из шариков, связанных длинной нитью, имеет массу \(m\) и заряд \(q\). Третий шарик имеет массу \(6m\) и заряд \(6q\). Две нити одинаковой длины одновременно пережигают, и шарики разлетаются. В момент, когда шарики оказались в вершинах равнобедренного треугольника со сторонами \(4a\), \(4a\), \(3a\), скорость шарика массой \(6m\) оказалась \(v\).

    1. Найдите в этот момент скорость связанных шариков.

    2. Найдите \(q\), считая известными \(m\), \(v\), \(a\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    1) \(u = 3v\);  2) \(q = 4\sqrt{\pi\varepsilon_0 mv^2a}\).

    Решение

    По закону сохранения импульса \(6mv = 2mu\), откуда \(u = 3v\).

    По закону сохранения энергии \(\dfrac{kq^2}{3a} + 2k\dfrac{(6q)q}{2a} = \dfrac{kq^2}{3a} + 2k\dfrac{(6q)q}{4a} + \dfrac{2mu^2}{2} + \dfrac{6mv^2}{2}\), откуда \(q^2 = \dfrac{4mv^2a}{k}\) и \(q = 4\sqrt{\pi\varepsilon_0 mv^2a}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи