Задачи › Математический и физический маятник

Маятник в электрическом поле

  1. Маятник в электрическом поле

    Интернет-олимпиада 2018/19, 11 кл.
    6/10

    На нити длиной \(L=1{,}1\) м внутри плоского конденсатора подвешен маленький шарик массой \(m=23{,}8\) г, имеющий положительный заряд \(q=29\) мкКл. Между обкладками конденсатора создано однородное электрическое поле напряжённостью \(E=320\) В/м, направленное вертикально вверх. В начальный момент времени маятник отклоняют от положения равновесия на угол \(\alpha=12\) градусов и отпускают (см. рисунок). Когда маятник проходит вертикаль и попадает в левую часть конденсатора, поле отключают, а когда он возвращается в правую часть конденсатора, поле восстанавливают. Поэтому можно считать, что в правой половине конденсатора имеется однородное электрическое поле напряжённостью \(E\), а в левой половине его нет. На соответствующих участках траектории колебания считать гармоническими. Определите:

    Рисунок
    1. период колебаний маятника \(T\);

    2. максимальный угол отклонения шарика в левой половине конденсатора;

    3. ускорение шарика \(a\) в момент его максимального отклонения в этой области.

    Ответы вводите с точностью до сотых. Число \(\pi\) примите равным \(3{,}1416\), ускорение свободного падения \(g=9{,}8\) м/с\(^2\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В правой половине на шарик действует сила тяжести и сила поля, направленная вверх; их равнодействующая уменьшает эффективное ускорение свободного падения. В левой половине поля нет, и маятник колеблется с периодом обычного маятника.

    Ответ

    1) \(T = 2{,}1263 \pm 0{,}011\) с;  2) \(\alpha' = 11{,}76 \pm 0{,}05\) градусов;  3) \(a = 1{,}9965 \pm 0{,}011\) м/с\(^2\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи