7.4.19∗. Два заряда поместили на расстоянии $l$ друг от друга и отпустили. Через время $t_0$ расстояние между зарядами удвоилось. Эти же заряды поместили на расстоянии $3l$ и отпустили. Через какое время расстояние между зарядами удвоится?
Решение
Небольшое изменение кинетической энергии равно работе, совершённой кулоновской силой на небольшом перемещении: $$dK = dA\space\space\space(1)$$ Работа кулоновской силы равна: $$dA = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{r^2}dr \space\space\space(2)$$ Изменение кинетической энергии равно: $$dK = \frac{mdv^2}{2} = \frac{m}{2}(\frac{dr}{dt})^2\space\space\space(3)$$ Приравняв и преобразовав выражения $2$ и $3$, получим: $$dt = \lambda\sqrt{r^2dr}\space\space\space(4)$$ где $$\lambda = (\frac{1}{2\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{m})^{-2}$$
Интегрируя выражение $4$ от $l$ до $2l$, мы получим $t_0$: $$t_0 = \lambda\sqrt{\int{r^2dr}} = \lambda\sqrt{\frac{7l^3}{3}}\space\space\space(5)$$
Аналогичные действия проводим для $kl$ и получим: $$t_1 = \lambda\sqrt{\frac{7k^3l^3}{3}}\space\space\space(6)$$ Разделив выражения $5$ и $6$, получим: $$\frac{t_1}{t_0} = k^{\frac{3}{2}}$$ И получаем ответ: $$t_1 = k^{\frac{3}{2}}t_0 = 3\sqrt{3}t_0$$