7.4.25. На горизонтальной плоскости на расстоянии $R$ друг от друга поместили два тела массы $m$, имеющие заряд $Q$. В результате электрического взаимодействия тела начинают двигаться по плоскости. Какое расстояние пройдет каждое из тел, если коэффициент трения тел о плоскость равен $\mu$? Какую максимальную скорость приобретут тела в процессе движения?
Решение
$$\textbf{Своё юбилейное 300-ое решение на платформе Савченко Солюшен}$$ $$\textbf{ я посвящаю создателю данного сайта Александру Мельниченко}$$
Наши тела движутся симметрично по прямой, соединяющей их, под действием кулоновской силы и силы трения. Сразу отмечу, что тела начнут двигаться при условии: $F_{кул}\gt F_{тр}$ или $\frac{Q^{2}}{4\pi\varepsilon_{0}R^{2}}\gt \mu mg$. Пусть каждое тело сместилось на $x$ до полной остановки, тогда конечное расстояние между телами: $R+2x$. Изменение потенциальной энергии электростатического взаимодействия тел идёт на работу сил трения. Запишем закон сохранения энергии:
Максимальная скорость достигается, когда ускорение тел будет равно 0. Пусть каждое тело пройдёт расстояние $s$ до точки, где они приобретут максимальные скорости. Запишем второй закон Ньютона:
Снова запишем закон сохранения энергии. Изменение потенциальной энергии электростатического взаимодействия тел идёт на работу сил трения и приращение кинетической энергии: