Дано:
- Заряженный шарик с зарядом q и массой m.
- Длина нити l.
- Однородное магнитное поле с магнитной индукцией B, направленной перпендикулярно плоскости колебаний.
Найти:
а) Изменяется ли сила натяжения нити?
б) Изменяется ли частота колебаний?
Решение:
а) Сила натяжения нити T в системе шарика на нити зависит от силы тяжести mg и силы электромагнитного взаимодействия. Когда шарик колеблется в магнитном поле, на него будет действовать сила Лоренца F = q(v × B), где v - скорость шарика.
Направление этой силы перпендикулярно скорости шарика и не изменяет вертикальное равновесие. Таким образом, магнитная сила не влияет на сумму сил, действующих в вертикальном направлении (сила тяжести и натяжение нити). Сила натяжения остается равной mg (уменьшенной на любую величину дополнительной силы, если таковая возникнет в результате отклонений от равновесия).
Ответ: Сила натяжения нити не изменяется.
б) Частота колебаний f определяется по формуле:
f = 1/(2π) * sqrt(g/l), где g - ускорение свободного падения.
При введении магнитного поля не меняется длина нити и не изменяется ни масса, ни ускорение свободного падения. Таким образом, магнитное поле не оказывает влияния на частоту колебаний.
Ответ: Частота колебаний не изменяется.