Решение на момент правки #14228 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

7.4.14∗. Две частицы массы и с противоположными зарядами под влиянием электрического притяжения движутся по окружности. Скорость частицы массы мгновенно увеличивают в раз, не изменяя ее направления. При каком минимальном частицы после этого разлетятся?

Решение

Сначала рассмотрим движение частиц до момента увеличения скорости одной из частиц. Частицы вращаются вокруг общего центра масс под действием силы кулоновского притяжения. Пусть расстояние между частицами - , скорость частицы с массой обозначим , скорость частицы с массой обозначим . Кулоновская сила сообщает частицам центростремительное ускорение, запишем второй закон Ньютона для обоих частиц:


где - заряд частиц; - радиус орбиты частицы массы ; - радиус орбиты частицы массы :

Согласно закону сохранения импульса (изначально система замкнута, центр масс покоится):

Используя уравнения (1)-(4) найдём:


Можно выразить :

Теперь рассмотрим, что происходит с нашей системой, когда частице с массой мгновенно увеличивают скорость в раз: . Это внешнее воздействие приводит к тому, что импульс системы больше не равен нулю, и теперь центр масс движется. Перейдём в систему отсчёта, связаную с центром масс системы. Полную энергию системы, с использованием теоремы Кёнига для кинетических энергий центра масс и относительного движения, можно записать:

ЦМотн

Ответ