Задачи › Математический и физический маятник

Маятник в поле пластины

  1. Маятник в поле пластины

    ЕГЭ 2017, 11 кл.
    3/10

    Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной отрицательным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится период малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить положительный заряд:

    1) увеличится.

    2) уменьшится.

    3) не изменится.

    Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Какое направление имеет сила, действующая на положительный заряд со стороны поля пластины, и как она влияет на эффективное ускорение?

    Ответ

    2 (период уменьшится).

    Решение

    Первоначально, когда шарик не заряжен, период свободных колебаний зависит только от длины нити \(l\) и ускорения свободного падения \(g\): \(T_1 = 2\pi\sqrt{l/g}\).

    Протяжённая равномерно заряженная пластина создаёт однородное электрическое поле \(\vec E\). Если шарику сообщить положительный заряд, то со стороны поля пластины на него начнёт действовать постоянная сила, равная по величине и направленная вертикально вниз. В этом случае равнодействующая силы тяжести и электрической силы сообщит шарику ускорение \(a > g\). Возвращающая сила увеличится, шарик быстрее будет возвращаться к положению равновесия, поэтому период уменьшится: \(T_2 = 2\pi\sqrt{l/a}\).

    Ответ: период свободных колебаний маятника уменьшится.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи

наверх