Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

astrosander правка от
правка #12255 предыдущая #11430 ← раньше позже →
@@ -1,12 +1,29 @@
### Условие:
$6.1.15.$ Два заряда $q$, соединенных резиновыми шнурами с неподвижными стенками так, как показано на рисунке, находятся на расстоянии $2a$ друг от друга. Расстояние между стенками $2l$, длина каждого недеформированного шнура $l$. Определите их жесткость.
−![|550x287, 67%](../../img/6.1.15/statement.png)
+![К задаче $6.1.15$|550x287, 45%](../../img/6.1.15/statement.png)
### Решение:
−$\varphi$ - угол между двумя шнурами, присоединёнными к одному заряду, $\tan{\varphi/2}=\frac{l}{a}$. Проекции сил, действующих на заряд, на ось qq: $F_k(2a)-2F_{\text{у}} \cdot \cos{\varphi/2}=0$ $\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q^2}{4a^2}=2k\Delta{x} \cdot \cos{\varphi/2}$ $\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q^2}{4a^2}=2k(\sqrt{a^2+l^2}-l) \cdot \frac{a}{\sqrt{a^2+l^2}}$ $k=\frac{q^2\sqrt{a^2+l^2}}{32\pi\varepsilon_0a^3\sqrt{a^2+l^2}}$
+$\varphi$ — угол между двумя шнурами, присоединёнными к одному заряду:
−###
−Ответ: $\frac{q^2\sqrt{a^2+l^2}}{32\pi\varepsilon_0a^3\sqrt{a^2+l^2}}$
+$$\tan{\varphi/2}=\frac{l}{a}.$$
+
+Проекции сил, действующих на заряд, на ось $qq$:
+
+$$F_k(2a)-2F_{\text{у}} \cdot \cos{\varphi/2}=0$$
+
+Подставляем выражение для силы Кулона $(F_k = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0r^2})$ и силы упругости из закона Гука $(F_у = k\Delta x)$:
+
+$$\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q^2}{4a^2}=2k\Delta{x} \cdot \cos{\varphi/2}$$
+
+Из геометрии задачи, по теореме Пифагора, находим растяжение шнура $\Delta x$ и косинус половинного угла между шнурами $\Delta \varphi /2$:
+
+$$\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q^2}{4a^2}=2k\left(\sqrt{a^2+l^2}-l\right) \cdot \frac{a}{\sqrt{a^2+l^2}}$$
+
+Выражаем жесткость шнура:
+
+$$k=\frac{q^2\sqrt{a^2+l^2}}{32\pi\varepsilon_0a^3\sqrt{a^2+l^2}}$$
+
+#### Ответ: $\frac{q^2\sqrt{a^2+l^2}}{32\pi\varepsilon_0a^3\sqrt{a^2+l^2}}$