Маленький шарик массой 1 г и зарядом 5 10 -9 Кл подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной 0,75 м . Напряженность электрического поля 400 В\м . Шарик совершает колебания в вертикальной плоскости Шарик отклонили на 60 0 от положения равновесия. Чему равна скорость шарика в момент прохождения положения равновесия

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения скорости шарика в момент прохождения положения равновесия воспользуемся законом сохранения энергии.

Потенциальная энергия шарика в положении отклонения от положения равновесия равна энергии его электрического поля, а кинетическая энергия шарика в положении равновесия равна нулю.

Потенциальная энергия шарика в положении отклонения:
PE = qEd = 510^(-9) Кл 400 В/м 0,75 м = 1,510^(-6) Дж

Кинетическая энергия шарика в положении равновесия равна половине потенциальной энергии в положении отклонения:
KE = 0,5 PE = 0,5 1,510^(-6) Дж = 7,510^(-7) Дж

Поскольку потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, то:

PE = KE

Максимальная потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию в момент прохождения положения равновесия.

Максимальная потенциальная энергия в момент отклонения равна 1,5*10^(-6) Дж. Следовательно:

v = sqrt(2 1,510^(-6) / m)

где m - масса шарика в кг (1 г = 0,001 кг)

v = sqrt(2 1,510^(-6) / 0,001) = sqrt(3 * 10^-3) = 0,055 м/с

Таким образом, скорость шарика в момент прохождения положения равновесия составляет 0,055 м/с.