Шарик массой 1,0 г с зарядом 4,0 нКл подвешен на нити длиной 1,5 м. Шарик движется по окружности радиусом 90,0 см. Определите период обращения шарика, если вся система помещена в однородное электростатическое поле напряженностью 50,0 кВт/м, направленное вертикально вниз.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для нахождения периода обращения шарика в электростатическом поле используем формулу периода колебаний математического маятника:

T = 2π√(l / g)

где l - длина нити, g - ускорение свободного падения.

Учитывая, что в данном случае шарик находится в электростатическом поле, которое создает силу электрического поля, равную F = qE, где q - заряд шарика, E - напряженность электрического поля, можно записать уравнение движения шарика по окружности:

qE = mω^2r

где m - масса шарика, ω - угловая скорость шарика, r - радиус окружности.

Используем уравнение для центростремительного ускорения:

a = ω^2r

Соответственно, ускорение шарика можно записать следующим образом:

qE/m = a

Так как ускорение a = g при движении по окружности, то получаем:

g = qE/m

Подставляем в формулу для периода колебаний matemathаtical pendulum:

T = 2π√(l / (qE/m))

T = 2π√((1,5 / 0,004) / (50 000 / 0,001))

T = 2π√(375 / 50 000)

T = 2π√0,0075

T = 2π * 0,0866

T ≈ 0,546 c

Ответ: период обращения шарика в электростатическом поле составляет примерно 0,546 секунд.