Question

Две вертикально расположенные параллельные заряженные пластины находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Разность потенциалов между пластинами 500 В. Между пластинами на равном расстоянии от них помещён шарик, имеющий заряд 10 мкКл и массу 20 г. После того, как шарик отпустили, он начал падать. Через какое время шарик ударится об одну из пластин?

Answer 1

дано:
- расстояние между пластинами d = 5 см = 0.05 м
- разность потенциалов U = 500 В
- заряд шарика q = 10 мкКл = 10 * 10^(-6) Кл
- масса шарика m = 20 г = 0.02 кг

найти: время t, через которое шарик ударится об одну из пластин.

решение:

1. Находим электрическое поле E между пластинами. Используем формулу:

E = U / d

E = 500 В / 0.05 м = 10000 В/м

2. Находим силу, действующую на шарик (по закону Кулона):

F = q * E

F = (10 * 10^(-6) Кл) * (10000 В/м) = 0.1 Н

3. По второму закону Ньютона определяем ускорение a шарика:

a = F / m

a = 0.1 Н / 0.02 кг = 5 м/с²

4. Шарик начинает падать с нулевой начальной скорости v0 = 0 м/с. Используем уравнение движения для определения времени t:

s = v0 * t + (1/2) * a * t²

где s = d = 0.05 м. Подставляем значения:

0.05 = 0 + (1/2) * 5 * t²

0.05 = (5/2) * t²

t² = 0.05 / (5/2)

t² = 0.05 * (2/5)

t² = 0.02

t = √0.02 ≈ 0.1414 с

ответ: шарик ударится об одну из пластин примерно через 0.1414 секунды.