Пылевая частица в электрическом поле
6/10Массивной пылевой частице положительного заряда, находящейся в вакууме в однородном электрическом поле, в начальный момент времени сообщили скорость \(v_0 = 10\) м/с, направленную под углом \(\alpha = 30^\circ\) к горизонту. Известно, что электрическое поле придаёт частице ускорение, которое в \(\sqrt{3}\) раз больше ускорения свободного падения. Направление поля и начальной скорости частицы изображены на рисунке. Какой путь пройдёт частица за время \(t = 2\) с? Считать ускорение свободного падения \(g = 10\) м/с\(^2\). Результат выразить в метрах, округлив до целого значения.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(S = 25\) м.
РешениеГоризонтальная компонента ускорения (от силы Кулона) в \(\sqrt{3}\) раз больше \(g\). Результирующее ускорение направлено вдоль начальной скорости в противоположную сторону и равно \(20\) м/с\(^2\), поэтому движение прямолинейное. Скорость через \(2\) с равна \(v = 10 - 40 = -30\) м/с, значит, частица поворачивает. Момент поворота: \(t_1 = 0{,}5\) с, путь \[S_1 = v_0 t_1 - \frac{a t_1^2}{2} = 10\cdot 0{,}5 - 20\cdot\frac{0{,}25}{2} = 2{,}5~\text{м}.\] За оставшиеся \(1{,}5\) с: \[S_2 = \frac{a t_2^2}{2} = 10\cdot 1{,}5^2 = 22{,}5~\text{м}.\] Складывая, получаем \(S = 2{,}5 + 22{,}5 = 25\) м.
Похожие задачи
- Электрон в двух электрических полях МОШ 2012/13, 11 кл.
- Заряженная и нейтральная частицы МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Электрон с меняющимся ускорением МОШ 2017/18, 11 кл.
- Заряженная частица у заряженного кольца «Надежда энергетики» 2017/18, 10 кл.
- Электронный пучок и кольцо с зарядом «Надежда энергетики» 2017/18, 9 кл.
- Заряд налетает на два заряда Росатом 2020/21, 11 кл.