Тонкое кольцо несет равномерно распределенный заряд. определить радиус кольца, если напряженность в точке расположенной на перпендикуляре к плоскости кольца, восстанавливаемом из его середины, на расстоянии от центра l, принимает максимальное значение

3)   5,0 см

Объяснение:

Дано:

m = 100 г = 0,1 кг

ω = 2,0 рад/с

k = 4,0 Н/м

L₀ = 45,4 cv = 0,454 м

________________

Δx - ?

1)

Запишем закон Гука:

F = k*Δx = 4,0*Δx.                                  (1)

2)

Находим линейную скорость шарика:

V = ω*R.

Центростремительное ускорение

а = V² /R

Тогда сила:

F = m*a = m*V²/R = m*ω²*R² / R = m*ω²*R =  m*ω²*(L₀+Δx)

F = 0,1*2,0²*(0,454+Δx) = 0,4*(0,454+Δx) ≈ 0,18 + 0,4*Δx      (2)

3)

Приравниваем (1) и (2)

4,0*Δx = 0,18 + 0,4*Δx

3,6*Δx = 0,18

Δx = 0,18/3,6 = 0,05 м    или    5,0 см

Скольжение начнется, когда сила, действующая на палец, сравняется с силой трения. Линейка давит на пальцы с разной силой, т. к. лежит несимметрично. Коэффициент трения покоя примерно одинаков, но сила трения пропорциональна еще и весу (силе давления линейки на палец) . Поэтому скользить будет только один палец. Медленность движения обеспечивает примерную компенсацию силы трения до 0 и движение без ускорения. По мере продвижения точки опоры к середине линейки, действующая на опору сила веса будет увеличиваться. В какой-то момент сила трения скольжения сравняется с силой трения покоя на втором пальце - там тоже начнется скольжение. Но трение скольжения чуть меньше трения покоя, поэтому мы уменьшим силу, действующую на палец (чтобы сохранить медленность и равномерность движения) . При этом скольжение по первому пальцу прекратится, а линейка будет скользить только по второму пальцу и т. д.

То есть причина в изначально несимметричном положении линейки (или чуть разных коэффициентах трения в точках опоры) и в том, что трение скольжения меньше трения покоя при том же весе.