Состояние покоя и состояние движения относительны, т. е. они взаимосвязаны между собой.
1) во-первых, нужно понимать, какие силы действуют на шарик с зарядом q (пренебрегаем силой натяжения нити).
1. сила тяжести
2. Кулоновская сила, направленная по нити к шарику с зарядом q0 (т.к. заряды на них разноименные)
3. равнодействующая сила, направленная к центру окружности, лежащей в горизонтальной плоскости (шарик движется с центростремительным ускорением)
направляем ось OX в сторону ускорения, получаем (2 закон Ньютона):
OX: Fsinα = ma.
следовательно, a = Fsinα / m
при этом Кулоновская сила равна: F = k |q| |q0| / l^2
тогда a = k |q| |q0| sinα / m l^2.
2) так-с, нашли ускорение, теперь нужно связать с ним частоту. проведем следующий мысленный, рандомный вывод формул:
V = l / t = 2πR / T, где V - линейная скорость
заметим, что величина 1/T - это и есть частота обращения v. Тогда:
V = 2πR v.
теперь эту же самую скорость выведем другим способом:
a = V^2 / R => V = sqrt(2aR).
следовательно (приравниваем выражения):
sqrt(2aR) = <span>2πR v,
</span>
v = sqrt(2aR) / <span>2πR.
нам неизвестен только радиус. рассмотрим sin</span>α:
sinα = R / l => R = sinα l.
подставляем формулу ускорения и формулу радиуса:
v = sqrt(<span>k |q| |q0| sinα / m l^2) / 2</span>π l sinα,
v ≈ 1,4 Гц
Скорость v меняется со временем t по формуле:
<span>v=v0-g*t, где g=9,8м/(с*с) , приближенно 10м/(с*с) . </span>
<span>На максимальной высоте скорость равна 0, </span>
<span>0=20-10t, отсюда время подъёма: t=2 c. </span>
<span>Высота: h=v0*t-1/2*g*t*t=(20*2-5*4) м= 20 м. </span>
Условие равновесия пылинки m*g=E*q E=U/d подставим 2 в 1 и выразим q
q=m*g*d/U=2*10^-8*10*5*10^-3/5*10^3=2*10^-13 Н
Да. Напряжение на конце цепи - это общее напряжение.