Вокруг точечного заряда 5 нКл под действием электрической силы равномерно движется по окружности маленький отрицательно заряженный шарик. Определите, чему равно по модулю отношение заряда шарика к его массе, если радиус окружности 30 см, а угловая скорость вращения 5 рад/с? Считать, что другие силы на шарик не действуют.
Ответы на вопрос
Для решения задачи начнем с того, что на отрицательно заряженный шарик действует сила, создаваемая точечным зарядом. Эта сила называется силой Кулона. Также, поскольку шарик движется по окружности, на него действует центростремительное ускорение, которое нужно поддерживать силой, направленной к центру окружности.
-
Сила Кулона:
Сила Кулона, действующая на шарик с зарядом , находится по формуле:
где:
-
— электрическая постоянная, ,
-
— заряд точки, равный ,
-
— заряд шарика (неизвестен),
-
— радиус окружности, .
-
-
Центростремительная сила:
Поскольку шарик движется по окружности, на него действует центростремительное ускорение, которое выражается как:
где:
-
— масса шарика,
-
— угловая скорость вращения, ,
-
— радиус окружности, .
-
-
Равенство сил:
Для того чтобы шарик продолжал движение по окружности, сила Кулона должна быть равна центростремительной силе:
Подставляем известные значения:
Упростим это выражение:
Теперь решим относительно отношения заряда к массе:
Таким образом, отношение заряда шарика к его массе по модулю равно .
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

