Простая физика
Закон Кулона
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: задачник Добродеева
14.16.
Три точечных заряда $q_1 = 0,9$ мкКл, $q_2 = 0,5$ мкКл и $q_3 = 0,3$ мкКл расположены вдоль одной прямой и связаны двумя нитями, каждая длиной $l=0,1$ м. Найти натяжение нитей $T_{12}$ и $T_{23}$. Заряд $q_2$ находится посередине.
Решение.
Категория:
Закон КулонаДавление электрического поля - задачи Сириуса
Сила, с которой поле действует на заряженную пластину, равна
$$F=\sigma \Delta S E$$
Тогда давление поля
$$p=\sigma E$$
Или
$$p=\frac{\varepsilon_0 E^2}{2}$$
При условии, что поле с обеих сторон пластины одинаково.
Задача 1.
Напряженность поля между параллельными плоскостями равна 20 кВ/см, а в остальном пространстве равна нулю. Определите электрическое давление на каждую плоскость. Ответ выразите...
Категория:
Закон КулонаПара интересных задач на диполи из курса Сириуса
Задача 1.
Два диполя с моментами $\vec{p_1}$ и $\vec{p_2}$ находятся на большом расстоянии друг от друга. Диполь $\vec{p_1}$ закреплён так, что его ось составляет угол $\frac{\pi}{3}$ с прямой, соединяющей центры диполей. Диполь $\vec{p_2}$ может, подобно магнитной стрелке, свободно вращаться вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка. Под каким углом $\alpha$ установится ось второго диполя в равновесии? Ответ выразите в радианах, округлив до сотых.
Категория:
Закон КулонаМетод изображений: незаряженный проводящий шар и точечный заряд. Задачи от Сириуса
Задача 1.
Точечный заряд $q$ находится на расстоянии $L$ от центра проводящей сферы радиуса $R$, имеющей заряд $Q$. Пусть $q=1$ нКл, $L=20$ см, $R=10$ см. Коэффициент пропорциональности в законе Кулона $k=9\cdot 10^9$ Н$\cdot$м$^2$/Кл$^2$. Найдите силу, действующую на заряд $q$, если сфера не заряжена ($Q=0$). Ответ выразите в нН, округлив до десятых. Пусть затем сфера заряжена до заряда $Q=2$ нКл. Найдите силу, действующую на заряд $q$. Ответ выразите в нН, округлив до десятых.
Решение. Рассмотрим...
Категория:
Закон КулонаМетод изображений: заземленные шары. Задачи Сириуса.
Рассмотрим два заряда: положительный $q_1$ и отрицательный $-q_2$. Исследуем поверхность нулевого потенциала, возникающую окрест этих зарядов. Пусть на этой поверхности лежит точка А, и расстояние от этой точки до первого заряда $r_1$, а до второго - $r_2$. Для нее
$$\frac{kq_1}{r_1}=\frac{kq_2}{r_2}$$
Или
$$\frac{r_1}{r_2}=\frac{q_1}{q_2}$$
Геометрическим местом точек на плоскости, отношение расстояний...
Категория:
Закон КулонаМетод изображений: заряды и плоскость. Задачи Сириуса
Задача 1. Точечный заряд $q=1$ нКл находится на расстоянии $a=1$ м от бесконечной металлической плоскости. Найдите поверхностную плотность индуцированного заряда на плоскости в точке, расположенной на расстоянии $l=2$ м от точечного заряда. Ответ выразите в нКл/м$^2$, округлив до сотых.
Решение. Определим поверхностную плотность как
$$\sigma=-\varepsilon_0 E_0$$
Минус – так как на плоскости индуцируются отрицательные заряды. $E_0$ - напряженность поля, создаваемая в указанной точке самим зарядом...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: задачник Белолипецкого
Задача 1.
Найдите натяжение $T$ нити, соединяющей одинаковые шарики радиуса $r$ и массы $m$ каждый, в центре которых находятся одинаковые заряды $q$. Один из шариков плавает на поверхности жидкости с плотностью $\rho$ и диэлектрической проницаемостью $\varepsilon$, второй шарик висит на нити внутри жидкости (см. рисунок)....
Категория:
Закон КулонаТри задачи на закон Кулона в одной (из задачника Турчиной)
Задача.
Шарик массой $m$ и зарядом $q$, подвешенный на непроводящей нити длиной $L$ вращается вокруг вертикальной оси так, что нить составляет с вертикалью угол $\alpha$. Определить период обращения шарика и силу натяжения нити, если неподвижный точечный заряд $q$ находится: а) в точке подвеса нити; б)...
Категория:
Закон КулонаНесколько задач на закон Кулона - задачник Белолипецкого.
Задача 1.
Два заряженных шарика соединены нитью длины $L = 10$ см. Отношение масс шариков $\frac{m_1}{m_2} = 2$, заряды одинаковы по величине $\mid q \mid = 10^{-7}$ Кл, но противоположны по знаку. Какую внешнюю силу $F$ надо приложить к шарику массы $m_1$, чтобы в процессе...
Категория:
Закон КулонаЗадача с шариками (закон Кулона) из Сириуса
Задача.
Три маленьких шарика массой 15 г каждый подвешены на шёлковых нитях длиной по 1 м, сходящихся наверху в одном узле. Шарики заряжены одинаковыми положительными зарядами и висят в вершинах равностороннего треугольника со стороной 10 см. Каков заряд каждого шарика? Ответ выразите в нКл, округлив до целого числа. Ускорение свободного падения равно 10 м/с$^2$. Коэффициент пропорциональности в законе Кулона $k=9\cdot 10^9$ Н$\cdot$...
Категория:
Закон КулонаЗадачи Сириуса на закон Кулона - 2
Задача 1.
Одноименно заряженные маленькие шарики с зарядами $q$, $q$ и $3q$ находятся на одной прямой так, что расстояния между соседними шариками одинаковы. Определите отношение электрической силы, действующей на правый заряд 3q, к электрической силе, действующей на левый заряд q, то есть $\frac{F_{pr}}{F_{lev}}$. Ответ округлите до сотых.
Категория:
Закон КулонаЗадачи Сириуса и не только на закон Кулона - 1
Задача 1.
Тело массой $m=5$ г подвешено с помощью тонких невесомых нитей длиной $L=1$ м каждая к двум наполненным гелием шарикам, которые несут на себе одинаковые электрические заряды. Система, зависнув в воздухе, находится в равновесии. Расстояние $l$между центрами шариков равно 40 см и много больше...
Категория:
Движение по окружностиВзаимодействие заряженных частиц
Задача 1.
Два одинаковых шарика, имеющие одинаковые одноименные заряды, соединены пружиной, жесткость которой $k=20$ Н/м, а длина $l_0=4$ см. Шарики колеблются так, что расстояние между ними меняется от $l_1=3$ см до $l_2=6$ см. Чему равны заряды шариков?
Решение. Энергия системы при максимальном сближении шариков равна
$$W_1=\frac{q^2}{4\pi \varepsilon_0...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона в тетраэдре
Задача.
Пусть в углах основания правильного тетраэдра с ребром $a$ помещены электрические заряды $3Q, 3Q$ и $-2Q$. Найти силу, действующую на заряд $Q$ в вершине тетраэдра. $Q=5$ мкКл, $a=10$ см.
Решение. Поместим начало...
Категория:
Сила тренияБусинка на спице
Задача.
На диэлектрическую спицу, закрепленную под углом $\alpha=45^{\circ}$к горизонту, надета бусинка массой $m=14,1$ мг, несущая положительный заряд $q=2\cdot 10^{-8}$ Кл. Коэффициент трения между спицей и бусинкой $\mu=0,1$. В точке $A$ на спице закреплен точечный заряд $q$. При каких расстояниях $x$ от точки $A$ бусинка будет...
Категория:
ДинамикаЗадача о трех шариках и их ускорениях
Задача попалась в беседе учителей физики в ВК, и как-то неожиданно легко решилась.
Задача. Два небольших шарика с одинаковыми массами $m$ и зарядами $q$ соединены нерастяжимым легким стержнем длины $l$. Эти шарики подвешены на двух нитях длиной $l$ к третьему шарику с зарядом $q$, как показано...
Категория:
Закон КулонаОпределите два неизвестных заряда по силе их взаимодействия
В этой статье решим одну задачу из пособия Никуловой. Вот она.
Задача. После того, как два маленьких одинаковых заряженных шарика соединили тонким проводом и вновь разъединили, сила их кулоновского взаимодействия увеличилась в $\frac{9}{4}$ раза. Одноименными или разноименными были заряды? Найдите отношение модуля большего заряда к модулю...
Категория:
Закон КулонаЗадача 11.190 из задачника "3800 задач"
Всем добрый день. Интересная задача из задачника Турчиной и др. «3800 задач».
Задача. Шарик массой $m=10^{-4}$ кг, заряд которого $q=10^{-8}$ Кл, подвешен на нити длиной $l=0,03$ м. Над точкой подвеса на расстоянии $h=0,04$ м от нее помещен заряд $q_0=2\cdot 10^{-8}$ Кл. Шарик отклоняют от положения равновесия...
Категория:
Движение по окружностиДве задачи Всесибирской олимпиады по физике
Вот две задачи Всесибирской олимпиады. Они на разные темы, и попали в одну статью только благодаря единому их источнику. Очень рекомендую вам указанную олимпиаду. Есть архив заданий, по которым можно готовится к ней и другим олимпиадам. Автор решений обеих задач - Евгения Калинникова.
Задача 1.
Три...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона и напряженность поля. Снова шарики на нитках
В этой статье я возвращаюсь к теме шариков на нитках, хотя задачи на эту тему на сайте есть. Помните о том, что в поле заряженный предмет обладает потенциальной энергией - о ней часто забывают, а ее обязательно нужно включить в расчет. В каждой из этих...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: сложные задачи
В этой статье собраны задачи довольно сложные, требующие знания и геометрии так же, как и физики. Здесь мы вспомним законы Ньютона, и еще раз повторим как разложить силы на проекции по осям.
Задача 1.
Три точечных заряда $q=10$ мкКл, $2q$ и $-3q$ расположены на окружности...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: равнодействующие и моменты сил
В этой статье собраны задачи, где потребуется найти равнодействующую сил, а для этого нужно обладать и минимумом геометрических знаний. Также понадобится вспомнить, как определить силу упругости, и как определить момент силы.
Задача 1.
Два электрона находятся в точках, определяемых радиус-векторами $\vec{r_1}=2\vec{i}+2\vec{j}$ и $\vec{r_2}=3\vec{i}-2\vec{j}$ соответственно. Вычислить...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона и малые колебания
В этой статье затронута тема малых колебаний (повторим тему и формулы), а также и задачи с нитями: вспомним второй закон Ньютона. Старайтесь все нанести на рисунок: вектора сил, углы, можно обозначить длины некоторых отрезков. Хороший рисунок - это часто половина решения.
Задача 1.
Четыре положительных...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона. Силы и ускорения.
В статье рассмотрены задачи, сочетающие законы динамики и взаимодействие зарядов. Здесь встретится и сила упругости, и сила натяжения нити, и нормальное ускорение при движении по окружности. Задачи среднего уровня сложности.
Задача 1. Два одинаковых заряда $q$, соединенных резиновыми шнурами со стенками так, как показано на рисунке,...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: задачи с нитями
В этой статье - так случайно само собой вышло - собрались задачи, в которых заряженные шарики подвешивают на нитях. Так что в задачах на тела действует не только Кулонова сила, но и силы тяжести, силы упругости и силы натяжения нитей.
Задача 1.
Два одинаковых шарика массой...
Категория:
Закон КулонаЗакон Кулона: простые задачи.
Этой статьей я открываю целую серию статей по электростатике, как всегда, предлагая вам решение сначала простых, а потом все более сложных задач. Формулу для нахождения силы кулоновского взаимодействия отдельно не привожу: она встретится вам в каждой задаче.
Задача 1.
Заряженный шарик приводят в соприкосновение с...