1.37. Невелика кулька масою 5 г із зарядом 20 нКл ся на шовковій нитці довжиною 40 см (див. рисунок). У центрі кола радіусом 20 см, описуваного кулькою, знаходиться нерухомий точковий заряд 6 мкКл. Ви значити період обертання кульки й силу натягу нитки.
Здесь
Для того, чтобы посчитать поле в явном виде, проще всего воспользоваться теоремой Гаусса.
Выберем такую поверхность: это цилиндр, ось которого совпадает с нитью, радиусом
Теорема Гаусса гласит, что поток поля через замкнутую поверхность с точностью до размерного множителя
Левая часть в нашем случае распадается на три слагаемых:
1) поток через боковую поверхность,
2) поток через верхнее дно,
3) поток через нижнее дно.
Очевидно, что два последних вклада не дадут, поскольку, как уже было сказано, поле имеет только радиальные компоненты, а значит, перпендикулярно плоскостям, в которых лежат основания цилиндра.
Первое слагаемое дает вклад
Правая часть теоремы Гаусса тоже очень легко считается.
Итак,
Отсюда легко выразить явный вид поля:
Все, подставим числа, посчитаем.
Объяснение:
Дано:
R1 = 600 км
R2 = 21600 км
R = 6400 км
v1/v2 - ?
Если оба спутника движутся по круговой орбите тогда их центростремительное ускорение должно равняться ускорению свободного падения на высоте h от поверхности Земли
( Следствие из 2 закона Ньютона докажите самостоятельно )
Тогда
g = aцс.
( GM )/( R + h )² = v²/( R + h )
Значит
v = √( ( GM )/( R + h ) )
Отсюда определим скорости v1 и v2
v1 = √( ( GM )/( R + R1 ) )
v2 = √( ( GM )/( R + R2 ) )
При GM = const
v1/v2 = √( ( 1/( R + R1 ) )/( 1/( R + R2 ) ) ) = √( ( R + R2 )/( R + R1 ) )
v1/v2 = √( ( 6400 + 21600 )/( 6400 + 600 ) ) = 2
Расстояние можно не переводить в СИ так как надеюсь видно что километры у нас просто сократились
( То же самое произошло бы и с метрами )