2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Состояние тела
Сообщение11.10.2013, 15:16 
Два маленьких одинакових шарика с зарядами -0,015 мкКл, +0,025 мкКл дотронулись и разошлись на 5 см.. Опредилите, какой стала сила взаемодействия между шариками.

 
 
 
 Re: Состояние тела
Сообщение11.10.2013, 15:27 
Аватара пользователя
Всё это дело в керосине происходит? Тогда будьте внимательнее с плотностью и диэлектрической проницаемостью. Вообще-то ничего олимпиадного в задаче нет, просто нагромождение из законов Архимеда, Кулона и Гука.
Первым делом определим размеры шариков из условия, что они свободно плавают внутри керосина. То есть вес шарика равен весу вытесненной жидкости.

$g\rho_m\cdot\left(\dfrac43\pi R^3-\dfrac43\pi(R-h)^3\right)=g\rho_k\cdot\dfrac43\pi R^3$ (массой полости пренебрегаем)

$R^3-(R-h)^3=\dfrac {\rho_k}{\rho_m}\cdot R^3$

$1-\left(1-\dfrac hR\right)^3 =\dfrac {\rho_k}{\rho_m}$

$\left(\dfrac hR\right) =\sqrt [3]{\dfrac {\rho_k}{\rho_m}-1}+1\approx \dfrac {\rho_k}{3\rho_m}$, так как плотность меди больше плотности керосина в 12 раз.

$R=\dfrac {3\rho_m}{\rho_k}\cdot h$

Итак, если толщина стенок $1$ мм, то радиус свободно плавающего полого медного шарика будет примерно $3.6$ см.

Вот тут теперь надо сообразить, на каком расстоянии будут заряды, которые, вероятно, соберутся на противоположных участках поверхности. То есть к расстоянию $5$ см (длина резинки) надо добавить ещё $14.4$ см. Тут я сомневаюсь что-то. Но приближённо сойдёт, наверное, и уже можно закон Кулона применять и находить силу взаимодействия шариков. Ну а потом по закону Гука найти удлинение резинки и её первоначальную длину. Это уж я не буду расписывать, а то боюсь, что с заряженным пятном глупость написал. Если предположить, что заряды расположены равномерно на поверхности шариков, то к длине резинки прибавляем два радиуса.

В общем, салат оливье :-)

 
 
 
 Re: Состояние тела
Сообщение11.10.2013, 21:39 
Аватара пользователя
gris, по-моему их просто "столкнули" и "развели". По построению, так сказать. При чём тут керосин?! :shock:

 
 
 
 Re: Состояние тела
Сообщение12.10.2013, 13:50 
Аватара пользователя
А причём тут резинка и закон Гука?

 
 
 
 Re: Состояние тела
Сообщение12.10.2013, 15:34 
Аватара пользователя
Выходит, я оказался в дураках, а ТС и след простыл :cry: .
Просто задача в её исконном виде звучит так: два одинаковых полых медных шарика с толщиной стенок 1 мм, изначально заряженных так-то, соединили резинкой с коэффициентом жёсткости таким-то, опустили в керосин, где они плавают, полностью погружённые, с резинкой, растянутой до 5 см. Определить начальную длину резинки.
В общем-то, дурацкая задача. Меня просто заинтересовал вопрос о распределении зарядов на одинаково заряженных металлических сферах, расположенных на расстояниях одного порядка с их радиусами. Можно ли там применять закон Кулона, как для точечных зарядов, сосредоточенных в центрах?

 
 
 
 Re: Состояние тела
Сообщение13.10.2013, 00:30 
Аватара пользователя
gris в сообщении #774153 писал(а):
Просто задача в её исконном виде звучит так: два одинаковых полых медных шарика с толщиной стенок 1 мм, изначально заряженных так-то, соединили резинкой с коэффициентом жёсткости таким-то, опустили в керосин, где они плавают, полностью погружённые, с резинкой, растянутой до 5 см. Определить начальную длину резинки.

Вообще-то, так:
VzrivPaket в сообщении #773796 писал(а):
Два маленьких одинакових шарика с зарядами -0,015 мкКл, +0,025 мкКл дотронулись и разошлись на 5 см.. Опредилите, какой стала сила взаемодействия между шариками.

 
 
 [ Сообщений: 6 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group