А) Если конденсатор сначала заряжают, а затем отключают от источника напряжения, то неизменным остается заряд q на обкладках, а при увеличении втрое расстояния изменяется емкость С и напряжение U на нем. Соответственно энергия W=q^2/2C. Так как емкость С=eS/d, C1=eS/d, C2=eS/3d =C1/3, то W2=3W1. б) Если конденсатор остается подключенным, то у такого конденсатора изменяется вследствие увеличении расстояния его емкость С2=C1/3 и заряд на обкладках q=C*U. U естественно остается тем же, а q2=C2*U=C1*U/3. W2=q2^2/2C2=3(C1*U)^2/9*2*C1=(C1*U)^2/6*C1=C*U^2/6=W1/3, W1=C*U^2/2.
• обозначим высоту, с которой падает 1 шарик, H, а высоту, на которой шарики соударяются, h
• согласно закону сохранения энергии, 1 шарик при падении на землю приобрел бы скорость v = √(2gH). так как по условию начальная скорость 2 шарика в полтора раза меньше, то v0 = √(2gH)/1.5
• напишем уравнения координаты для обоих шариков
○ h = H - (g t²)/2 ○ h = v0 t - (g t²)/2
• приравнивая данные значения мы видим, что H = v0 t
тогда время встречи шариков равно
○ t = H / v0 = (1.5 H)/√(2gH) = (1.5 √H)/(√(2g)) = 0.6 c
• теперь достаточно подставить значение t в любое из уравнений координаты
б) Если конденсатор остается подключенным, то у такого конденсатора изменяется вследствие увеличении расстояния его емкость С2=C1/3 и заряд на обкладках q=C*U. U естественно остается тем же, а q2=C2*U=C1*U/3.
W2=q2^2/2C2=3(C1*U)^2/9*2*C1=(C1*U)^2/6*C1=C*U^2/6=W1/3, W1=C*U^2/2.