Маятник в электрическом поле
6/10На 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:

период колебаний маятника \(T\);
максимальный угол отклонения шарика в левой половине конденсатора;
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
ПодсказкаВ 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.
Ответ1) \(T = 2{,}1263 \pm 0{,}011\) с; 2) \(\alpha' = 11{,}76 \pm 0{,}05\) градусов; 3) \(a = 1{,}9965 \pm 0{,}011\) м/с\(^2\).
Похожие задачи
- Часы с маятником на высоте «Бельчонок» 2014/15, 11 кл.
- Ускорение шарика в крайнем положении «Надежда энергетики» 2017/18, 11 кл.
- Импульс силы натяжения нити маятника МОШ 2018/19, 11 кл.
- Ведро с вытекающей водой «Надежда энергетики» 2019/20, 10 кл.
- Колебания дуги МОШ 2022/23, 11 кл.
- Шарик в вагоне при торможении Физтех 2023/24, 11 кл.