Задание 28. Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещен над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится частота малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.
Решение.
Колеблющийся шарик на нити можно считать математическим маятником. Первоначально, когда шарик не заряжен, частота свободных колебаний зависит только от длины нити и ускорения свободного падения . Протяжённая равномерно заряженная пластина создаёт однородное электрическое поле . Если шарику сообщить отрицательный заряд, то со стороны электрического поля пластины на него начнёт действовать постоянная сила, равная по величине и направленная вертикально вниз.
В этом случае равнодействующая сил тяжести и электрической силы поля пластины сообщит шарику ускорение, которое больше ускорения свободного падения ().
Возвращающая сила, действующая на шарик, увеличится, шарик быстрее будет возвращаться к положению равновесия, а значит, частота свободных колебаний маятника увеличится, так как .
Ответ: частота свободных колебаний маятника увеличится.
Другие задания:
Для наших пользователей доступны следующие материалы: