Задачи › Напряжённость поля, принцип суперпозиции

Заряженные шарик и стержень

  1. Заряженные шарик и стержень

    МОШ 2010/11, 10 кл.
    6/10

    Маленький шарик и тонкий непроводящий стержень длиной \(L\), массы которых \(m\) одинаковы, подвешены к потолку на нитях одинаковой большой длины \(R \gg L\) (см. рис.). Нити позволяют шарику и стержню двигаться только в одной вертикальной плоскости. Сначала шарик и стержень не были заряжены и висели так, что почти соприкасались друг с другом, причем шарик находился возле одного из концов стержня. Шарику и стержню сообщили одинаковые электрические заряды \(Q\), причем заряд на стержне распределили равномерно по его длине. На каком расстоянии \(x\) окажутся в положении равновесия шарик и тот конец стержня, возле которого шарик сначала находился? Считайте, что диаметр шарика много меньше \(x\), а \(x\) много меньше длины стержня.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Горизонтальная проекция силы натяжения нити при малых углах равна \(mg\,\Delta/R\). Силу отталкивания шарика от стержня найдите разбиением стержня на элементы и интегрированием (или энергетически).

    Ответ

    \(x \approx Q\sqrt{\dfrac{2kR}{mgL}} = Q\sqrt{\dfrac{R}{2\pi\varepsilon_0\, mgL}}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи