Так как вектор напряженности электрического поля направлен вертикально вниз, то условно мы можем считать, что сверху расположена положительно заряженная обкладка, а снизу - отрицательно
так как тело заряжено положительно, то оно будет притягиваться к отрицательно заряженной обкладке, т.е. сила F = q E со стороны электрического поля, действующая на тело, направлена вертикально вниз
электрическое поле движению тела. с учетом этого запишем закон сохранения энергии:
mgL + q E S cosβ = (m v²)/2 + mgh,
где S - это модуль вектора перемещения тела (отрезок, соединяющий начальное и конечное положения), cosβ - угол между векторами силы и перемещения
из чертежа нетрудно получить, что
S = L β = (π/2) - α h = L (1 - cosα)
таким образом, ЗСЭ примет вид:
2 gL + 2 qE L sinα = v² + 2 gL (1 - cosα)
v² = 2 gL cosα + 2 qE L sinα
так как мы предполагаем, что нить не растяжима, то тело движется по окружности, поэтому оно в нужный нам момент обладает центростремительным ускорением a = v²/L, направленным вдоль нити. запишем уравнение динамики:
T - (mg + qE) cosα = m (v²/L)
T = mg cosα + qE cosα + 2 mg cosα + 2 mqE sinα
T = 3 mg cosα + q E cosα (1 + 2m tgα)
T = 300*0.866+5*10^(-6)*2*10^(3)*0.866*(1+20*0.577) ≈ 260 H
Подсчитаем ускорение свободного падения на высоте h:
g = G*M₃ / (R₃+h)²
G=6,67*10⁻¹¹ м³/кг*с² - гравитационная постоянная M₃=6*10²⁴ кг - масса Земли R₃=6 400 км = 6,4*10⁶ м h=5 км=5*10³ м g = G*M₃ / (R₃+h)²=6,67*10⁻¹¹*6*10²⁴/(6,4*10⁶+5*10³) ≈ 9,755 м/с² На поверхности земли g₃=9,807 м/с²
Найдем длину секундного маятника на Земле T = 2*π*√ (L/g₀) T²=4*π²*L/g₀ L=T²*g₀/(4*π²) = 1*9,807/(4*3,14²) ≈ 0,248 м
Период на высоте h T₁ = 2*π*√(L/g) = 2*3,14*√(0,248/9,755) ≈ 1,0018 c (Будут отставать приблизительно на 0,002 с)
так как тело заряжено положительно, то оно будет притягиваться к отрицательно заряженной обкладке, т.е. сила F = q E со стороны электрического поля, действующая на тело, направлена вертикально вниз
электрическое поле движению тела. с учетом этого запишем закон сохранения энергии:
mgL + q E S cosβ = (m v²)/2 + mgh,
где S - это модуль вектора перемещения тела (отрезок, соединяющий начальное и конечное положения), cosβ - угол между векторами силы и перемещения
из чертежа нетрудно получить, что
S = L
β = (π/2) - α
h = L (1 - cosα)
таким образом, ЗСЭ примет вид:
2 gL + 2 qE L sinα = v² + 2 gL (1 - cosα)
v² = 2 gL cosα + 2 qE L sinα
так как мы предполагаем, что нить не растяжима, то тело движется по окружности, поэтому оно в нужный нам момент обладает центростремительным ускорением a = v²/L, направленным вдоль нити. запишем уравнение динамики:
T - (mg + qE) cosα = m (v²/L)
T = mg cosα + qE cosα + 2 mg cosα + 2 mqE sinα
T = 3 mg cosα + q E cosα (1 + 2m tgα)
T = 300*0.866+5*10^(-6)*2*10^(3)*0.866*(1+20*0.577) ≈ 260 H
g = G*M₃ / (R₃+h)²
G=6,67*10⁻¹¹ м³/кг*с² - гравитационная постоянная
M₃=6*10²⁴ кг - масса Земли
R₃=6 400 км = 6,4*10⁶ м
h=5 км=5*10³ м
g = G*M₃ / (R₃+h)²=6,67*10⁻¹¹*6*10²⁴/(6,4*10⁶+5*10³) ≈ 9,755 м/с²
На поверхности земли
g₃=9,807 м/с²
Найдем длину секундного маятника на Земле
T = 2*π*√ (L/g₀)
T²=4*π²*L/g₀
L=T²*g₀/(4*π²) = 1*9,807/(4*3,14²) ≈ 0,248 м
Период на высоте h
T₁ = 2*π*√(L/g) = 2*3,14*√(0,248/9,755) ≈ 1,0018 c
(Будут отставать приблизительно на 0,002 с)