Задача о вращающемся шарике
Какая масса у вращающегося шарика, если поверхность, к которой он подвешен, начнёт двигаться вертикально вверх
Какая масса у вращающегося шарика, если поверхность, к которой он подвешен, начнёт двигаться вертикально вверх с ускорением 2 м/с²? Шарик, заряженный и подвешенный на нити, вращается вокруг другого незаряженного неподвижного шарика со скоростью 2 м/с по окружности радиусом 50 см. Учитывайте, что нить образует с вертикалью угол 45°, и заряд каждого шарика равен 2. Как это решить?
13.11.2023 08:46
Написать свой ответ:
Пояснение:
Для решения данной задачи нам потребуется использовать законы движения и закон Кулона.
Шарик, который вращается вокруг другого шарика, описывает окружность с радиусом 50 см и имеет скорость 2 м/с. Гравитационная сила, действующая на шарик, равна его массе, умноженной на ускорение свободного падения (9.8 м/с²). Эта сила сонаправлена с нитью и направлена к центру окружности.
Угол нити с вертикалью составляет 45°. Мы можем разделить гравитационную силу на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Вертикальная составляющая взаимодействует с натянутой нитью и создает направленную вверх силу.
Заряд каждого шарика равен 2. Мы можем использовать закон Кулона для определения электростатической силы, действующей между заряженными шариками. Формула для этой силы: F = k * (q1 * q2) / r², где F - сила, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м²/Кл²), q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между ними.
В нашем случае, заряды шариков равны 2. Расстояние между ними равно радиусу окружности, то есть 50 см.
Мы можем применить второй закон Ньютона для определения массы шарика. Вертикальная сила в равновесии состоит из силы натяжения нити и электростатической силы. Сила натяжения нити равна m * a, где m - масса шарика, а - ускорение движения поверхности нити. Мы можем заменить a на 2 м/с², так как оба движения происходят с одним и тем же ускорением.
Демонстрация:
У нас есть 2 заряженных шарика, один из которых вращается вокруг другого со скоростью 2 м/с, по окружности радиусом 50 см. Нить, на которой подвешен шар, образует угол 45° с вертикалью. Заряд каждого шарика равен 2. Найдите массу шарика вращающегося вокруг другого шарика.
Совет:
Для понимания данной задачи рекомендуется вспомнить и освежить знания о законах движения, законе Кулона и элементарной геометрии, также полезно будет вспомнить как вычислять углы и расстояния на окружности.
Упражнение:
Решите данную задачу самостоятельно и найдите массу шарика, используя предоставленные данные.