Задание 28. Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещен над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной отрицательным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится период малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить положительный 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 положительный 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 
. А с увеличением частоты период T=1/v - уменьшится.
Ответ: период свободных колебаний маятника уменьшится.
Другие задания:
Для наших пользователей доступны следующие материалы: