Решение до правки #18076 от , автор jzmicer. Это не текущая версия.

Условие

7.1.8. Пылинка массы кг падает между вертикальными пластинами плоского конденсатора на одинаковом расстоянии от них. Из-за сопротивления воздуха скорость пылинки постоянна и равна мм/с. Конденсатор подключают к источнику напряжения В, и через с пылинка достигает одной из пластин. Определите заряд пылинки. Расстояние между пластинами конденсатора м. Силу сопротивления считать пропорциональной скорости пылинки.

Решение

Нам интересен только тот факт, что пылинка движется в однородном поле, перпендикулярном ускорению свободного падения. Найдем это поле:

На пылинку действует сонаправленная с полем сила Лоренца, причем эта сила постоянна:

Казалось бы, имеем простое равноускоренное приближение к пластинке конденсатора, но вспомним о сопротивлении воздуха и добавим его в уравнение движения.

Пусть (считая ось сонаправленной полю, - ускорению свободного падения ). Тогда уравенния закона Ньютона по осям

Зная граничные условия (, ) нетрудно решить второй дифур, получив из первого уравнения:

Расчет интегралов чисто технический, поэтому оставлю его вам. Должно получится:

Из чего нетрудно выразить заряд:

В этой конкретной задаче чтобы не запутаться лучше разбить выражения на действия, и получить что то такое (размерности не указываю для экономии места):

значит, можно считать что

Кл

  • так как мы не знаем, как было подключено напряжение и к какой пластине полетел заряд, возможно определить только его модуль, но не знак
  • У Савченко ошибка/опечатка в ответе

Ответ

Кл