так как шарики с зарядом q каждый сначала находятся на расстоянии l друг от друга, то силу отталкивания между ними f0 можно найти из закона кулона по такой формуле:
f0=kq2l2(1)изначально каждый из шариков будет находиться в равновесии под действием трёх сил: силы тяжести mg, силы натяжения нити t0 и силы кулоновского отталкивания f0 (смотрите левую часть схемы к решению). учитывая (1), запишем первый закон ньютона в проекции на оси x и y:
⎧⎩⎨t0⋅cosα=mgt0⋅sinα=kq2l2поделим нижнее равенство системы на верхнее, тогда получим:
tgα=kq2mgl2(2)после того как один из шаров разрядят, между шарами исчезнет сила отталкивания, они придут в движении и, столкнувшись, разделят заряд q одного из шариков поровну (то есть теперь на каждом из шаров заряд равен q2). далее шары опять разойдутся так, что расстояние между ними станет равным l (смотрите правую часть схемы). теперь сила отталкивания между шариками f по закону кулона равна:
f=kq24l2(3)теперь на каждый шарик действуют три силы: сила тяжести mg, сила натяжения нити t и сила кулоновского отталкивания f. шарики опять находятся в равновесии, поэтому, учитывая (3), опять запишем первый закон ньютона в проекциях на оси координат:
⎧⎩⎨t⋅cosβ=mgt⋅sinβ=kq24l2аналогично поделим нижнее равенство на верхнее:
tgβ=kq24mgl2(4)теперь поделим (2) на (4):
tgαtgβ=kq2⋅4mgl2mgl2⋅kq2 tgαtgβ=4l2l2в условии сказано, что шарики подвешены на длинных нитях, значит углы α и β — малые, поэтому справедливо равенство sinα≈tgα и sinβ≈tgβ. тогда:
sinαsinβ=4l2l2из рисунка понятно, что sinα=l2a и sinβ=l2a (здесь a — длина нити), значит:
l⋅2a2a⋅l=4l2l2 ll=4l2l2 4l3=l3 l=l4–√3посчитаем ответ:
l=0,054–√3=0,031м
На снимке показано растяжение пружины. Масса груза 100 г. Жесткость пружины 25 Н/м. Длина пружины после растяжения 26 см .
1) Рассчитайте начальную длину пружины.
2) Рассчитайте удлинение (изменение длины) пружины.
Дано:
k = 25 Н / м
m = 100 г = 0,1 кг
L = 26 см = 0,26 м
Lо - ?
ΔL - ?
F упр = kΔL
F тяж = mg
F упр = F тяж
ΔL = L - Lo
F упр = kΔL = k (L - Lo)
F упр = k (L - Lo)
(L - Lo) = F / k
(L - Lo) = mg / k
Lo = L - mg / k
1) Lo = L - mg / k = 0,26 м - 0,1 кг * 10 Н/кг / 25 Н/м = 0,26 м - 1 Н / 25 Н/м = 0,26 м - 0,04 м = 0,22 м = 22 см
2) ΔL = L - Lo = 26 см - 22 см = 4 см
ответ: Начальная длина пружины Lo = 22 см, удлинение (изменение длины) пружины ΔL = = 4 см