Elektrostatyka zadanie 4 - Jak należy rozdzielić ładunek Q na dwie kulki...
W tym materiale
Jak należy rozdzielić ładunek Q na dwie kulki, aby siła wzajemnego oddziaływania miedzy kulkami była największa ?
Zobacz rozwiązanie! - kliknij na napis "więcej" znajdujący się poniżej.
Aby rozpatrzeć to zagadnienie najpierw musimy wypisać podstawowe zależności:
F_{od}=F_{c}=\frac{kq_{1}q_{2}}{r^2}
Gdzie „k” to stała, a „r” przyjmujemy stałe
Siła wzajemnego oddziaływania między tymi kulkami to siła coulomba, gdyż mają one mieć ładunki.
Q=q_{1}+q_{2}
Widzimy teraz już że należy znaleźć maksimum dla iloczynu ładunków.
Najprościej nam będzie jeśli sprowadzimy to do postaci funkcji kwadratowej:
Robimy przekształcenie:
q_{2}=Q-q_{1}
I wstawiamy to tutaj:
q_{1}q_{2}=q_{1}(Q-q_{1})
Otrzymujemy więc funkcję kwadratową:
q_{1}q_{2}=-q^{2}_{1}+Qq_{1}
Wiemy że gdy współczynnik „a” w funkcji kwadratowej jest ujemny, to funkcja osiąga maksimum w wierzchołku. Nas jednak nie interesują obie współrzędne wierzchołka, a jedynie q1 wierzchołka czyli współrzędna x, ta dla której funkcja nas interesująca przyjmie wartość największą:
x_{w}=\frac{-b}{2a}=q_{1fmax}
Wstawiamy współczynniki i otrzymujemy wynik:
q_{1fmax}=\frac{-Q}{2\cdot (-1)}=\frac{Q}{2}
Wiemy że:
q_{2}=Q-q_{1}
I z tego obliczamy też:
q_{2fmax}=Q-q_{1fmax}=Q-\frac{Q}{2}=\frac{Q}{2}
Możemy więc ostatecznie odpowiedzieć że aby siła wzajemnego oddziaływania między kulkami była największa, należy rozdzielić ładunek po równo na obie kulki.
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz