| @@ -1,50 +1,61 @@ |
| ### Условие |
| ### Условие |
| |
| |
| $7.4.19^*.$ Два заряда поместили на расстоянии $l$ друг от друга и отпустили. |
| $7.4.19^*.$ 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? |
| 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 |
| ### Решение |
| |
| |
| Небольшое изменение кинетической энергии равно работе, совершённой кулоновской силой на небольшом перемещении: |
| Небольшое изменение кинетической энергии равно работе, совершённой кулоновской силой на небольшом перемещении: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| dK = dA\space\space\space(1) |
| dK = dA\tag{1} |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| Работа кулоновской силы равна: |
| Работа кулоновской силы равна: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| dA = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{r^2}dr \space\space\space(2) |
| dA = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{r^2}dr \tag{2} |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| Изменение кинетической энергии равно: |
| Изменение кинетической энергии равно: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| dK = \frac{mdv^2}{2} = \frac{m}{2}(\frac{dr}{dt})^2\space\space\space(3) |
| dK = \frac{mdv^2}{2} = \frac{m}{2}(\frac{dr}{dt})^2\tag{3} |
| $$ |
| $$ |
| Приравняв и преобразовав выражения $2$ и $3$, получим: |
| |
| |
| Приравняв и преобразовав выражения $(2)$ и $(3)$, получим: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| dt = \lambda\sqrt{r^2dr}\space\space\space(4) |
| dt = \lambda\sqrt{r^2dr}\tag{4} |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| где $$\lambda = (\frac{1}{2\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{m})^{-2}$$ |
| где $$\lambda = (\frac{1}{2\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q_1q_2}{m})^{-2}$$ |
| |
| |
| Интегрируя выражение $4$ от $l$ до $2l$, мы получим $t_0$: |
| 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) |
| t_0 = \lambda\sqrt{\int{r^2dr}} = \lambda\sqrt{\frac{7l^3}{3}}\tag{5} |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| Аналогичные действия проводим для $kl$ и получим: |
| Аналогичные действия проводим для $kl$ и получим: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| t_1 = \lambda\sqrt{\frac{7k^3l^3}{3}}\space\space\space(6) |
| t_1 = \lambda\sqrt{\frac{7k^3l^3}{3}}\tag{6} |
| $$ |
| $$ |
| Разделив выражения $5$ и $6$, получим: |
| |
| |
| Разделив выражения $(5)$ и $(6)$, получим: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| \frac{t_1}{t_0} = k^{\frac{3}{2}} |
| \frac{t_1}{t_0} = k^{\frac{3}{2}} |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| И получаем ответ: |
| И получаем ответ: |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| t_1 = k^{\frac{3}{2}}t_0 = 3\sqrt{3}t_0 |
| t_1 = k^{\frac{3}{2}}t_0 = 3\sqrt{3}t_0 |
| $$ |
| $$ |
| |
| |
| #### Ответ |
| #### Ответ |
| |
| |
| $$ |
| $$ |
| t_1 = 3\sqrt{3}t_0 |
| t_1 = 3\sqrt{3}t_0 |
| $$ |
| $$ |