Физика. Электростатика задача. Какой скоростью должен обладать точечный заряд 17 нКл массой 5*10^-15 кг на бесконечно большом расстоянии от заряженной до 43 нКл сферы радиусом 9.1 см, чтобы приблизиться к поверхности сферы на расстояние 2 см
Как решать, какие формулы использовать?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи мы можем использовать законы сохранения энергии и закон Кулона.

Запишем выражение для потенциальной энергии системы точечного заряда и заряженной сферы:

U = K q1 q2 / r

где U - потенциальная энергия системы, K - постоянная Кулона (8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2), q1 и q2 - значения зарядов, r - расстояние между зарядами.

Приближая точечный заряд к поверхности сферы, работа, совершаемая внешней силой, должна равняться изменению потенциальной энергии:

A = U2 - U1

где A - работа, совершаемая внешней силой, U1 и U2 - начальная и конечная потенциальная энергия.

Также можно использовать формулу для кинетической энергии:

K = 0,5 m v^2

где K - кинетическая энергия, m - масса заряда, v - скорость заряда.

Найдем начальное и конечное значения потенциальной энергии, подставим их в формулу для работы внешней силы, затем равенство работы и изменения кинетической энергии, чтобы найти скорость, которую должен иметь заряд.