Диэлектрический шарик, несущий заряд 4,9 нКл и имеющий массу 0,4 г, подвешен в вакууме в поле силы тяжести на жесткой диэлектрической нити. На какой угол α отклонится шарик, если его поместить
в однородное горизонтальное электростатическое поле с напряженностью 105
В/м?

egubiev egubiev    1   23.02.2021 16:51    20

Ответы
Bened Bened  15.01.2024 22:08
Для решения этой задачи, нам понадобятся знания о силе электростатического поля и силе тяжести.

Сила электростатического поля, действующая на заряженную частицу, определяется по формуле:
F = q * E,
где F - сила электростатического поля, q - заряд частицы, E - напряженность электростатического поля.

Сила тяжести, действующая на шарик, определяется по формуле:
F = m * g,
где F - сила тяжести, m - масса шарика, g - ускорение свободного падения (приближенно примем его равным 9,8 м/с^2).

Так как шарик находится в поле тяжести и поле электростатического поля одновременно, на него действуют две силы, которые соответственно направлены вниз и в сторону положительных зарядов.

В таком случае, шарик будет находиться в равновесии при условии, что сумма этих двух сил равна нулю:
F_tяж = F_эл.

Подставим значения сил в уравнение:
m * g = q * E,
где m = 0,4 г = 0,4 * 10^(-3) кг, q = 4,9 нКл = 4,9 * 10^(-9) Кл, E = 105 В/м.

Подставляя значения, получим:
0,4 * 10^(-3) * 9,8 = 4,9 * 10^(-9) * 105.

Далее, решаем уравнение относительно угла α:
0,4 * 10^(-3) * 9,8 = 4,9 * 10^(-9) * 105 * cos(α).

Разделим обе части уравнения на 4,9 * 10^(-9) * 105:
0,4 * 10^(-3) * 9,8 / (4,9 * 10^(-9) * 105) = cos(α).

Вычислим значение выражения:
cos(α) ≈ 0,08.

Теперь, найдем угол α, применив обратную функцию косинуса к обоим частям уравнения:
α ≈ arccos(0,08).

Используя калькулятор, найдем арккосинус 0,08:
α ≈ 84,7 градусов.

Таким образом, шарик отклонится на угол α, примерно равный 84,7 градусов.
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Физика