Задача по физике, решить с объяснением, заранее спасибо! Между пластинами плоского конденсатора на расстоянии 8,0 мм от нижней пластины находится в равновесии заряженная пылинка. Разность потенциалов между пластинами равна 300 В. Через сколько времени пылинка упадет на нижнюю пластину, если разность потенциалов уменьшится на 60 В?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Изначально пылинка находится на расстоянии h = 8 мм = 0,008 м от нижней пластины конденсатора. Потенциальная энергия заряженной частицы в электростатическом поле конденсатора равна Eп = qV, где q – заряд частицы, V – разность потенциалов между пластинами.

Из условия известно, что Eп = mgh, где m – масса частицы, g – ускорение свободного падения, h – текущее расстояние пылинки от нижней пластины.

После того, как разность потенциалов уменьшилась на 60 В, потенциальная энергия пылинки уменьшается на 60 м·q.

Из закона сохранения энергии получаем:

q·(V - 60) = m·g·h

300q = m·g·0,008

240q = m·g·0,008

Так как g и m неизменны, то q также останется постоянной.

Для определения времени падения найдем ускорение пылинки как произведение ускорения свободного падения на отношение разности потенциалов к текущему расстоянию от пластины:

a = g·(V/h)

Теперь можем определить время падения пылинки с формулы движения: h = gt²/2

Из найденного значения ускорения подставим a = g·(V/h) в формулу h = gt²/2 и найдем время падения.