Question

Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещен над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной отрицательным зарядом. размеры пластины во много раз превышет длину нити. опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится период малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить положительный заряд

Answer 1

 шарик будет притягиваться к пластине, ускорение увеличится, следовательно частота увеличится
я так написала

Answer 2

Добрый день! Конечно, рад помочь с этим вопросом.

Период малых свободных колебаний шарика зависит от массы шарика и его упругости, а также от сил, действующих на него. В данном случае, мы должны учесть как механические, так и электрические силы, но начнем сначала.

Маленький шарик, незаряженный и подвешенный на непроводящей нити, будет испытывать только силы гравитации и упругости нити, когда будет совершать колебания. Давайте назовем этот период колебаний T0.

Когда шарику сообщают положительный заряд, он начнет взаимодействовать с зарядом на металлической пластине. Поскольку пластина равномерно заряжена отрицательным зарядом, возникнет электрическое поле, направленное от пластины к шарику.

Заряженные частицы, такие как наш шарик, будут ощущать силу в этом электрическом поле. В данном случае, шарик с положительным зарядом будет испытывать силу, направленную от пластины к нему, поскольку заряды притягиваются.

Теперь, чтобы ответить на вопрос о том, как изменится период малых свободных колебаний шарика, давайте рассмотрим влияние электрической силы на период колебаний.

Электрическая сила будет действовать вдоль той же линии, что и сила упругости, которая возникает в результате растяжения нити. Таким образом, мы можем добавить эти две силы вместе, чтобы определить результирующую силу на шарик.

Если суммарная сила, действующая на шарик, увеличится, то период колебаний будет уменьшаться, и наоборот. В данном случае, поскольку электрическая сила направлена к пластине и будет направлена в том же направлении, что и сила упругости, сила будет увеличиваться. Следовательно, период колебаний маленького заряженного шарика, подвешенного на нити, уменьшится по сравнению с периодом малых колебаний незаряженного шарика.

Это объясняется тем, что электрическая сила будет «подталкивать» шарик в сторону пластины, уменьшая расстояние между ними. Более близкое расстояние между шариком и пластиной означает сильную силу упругости и, как следствие, увеличение силы, которая возвращает шарик обратно к равновесной позиции.

Таким образом, с учетом электрической силы, период малых свободных колебаний шарика с положительным зарядом будет меньше, чем период малых колебаний незаряженного шарика.

Надеюсь, что мое объяснение было понятным. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь, и я с радостью помогу вам!