.03 Электродинамика. Электростатика
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится период малых колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.
Колеблющийся шарик на нити можно считать математическим маятником. Первоначально шарик не заряжен и пластина не действует на шарик. По формуле периода находим период:
Так как пластина заряжена положительно, а шарик отрицательно, то шарик притягивается к пластине с электрической силой
.
Модуль электрической силы равен:
I способ
В этом случае равнодействующая сил тяжести и электрической силы, которая будет определять период свободных колебаний
маятника, равна по модулю 
. Возвращающая сила, действующая на шарик (касательная составляющая силы
), увеличится, шарик будет быстрее возвращаться к положению равновесия, а значит, период свободных колебаний
маятника уменьшится
II способ
Пусть груз отвели на малый угол 
(см. рис.), тогда
где 
– смещение по горизонтали, 
– длина нити.
Запишем второй закон Ньютона для маятника:
и спроецируем его на ось 
:
Запишем второй закон Ньютона:
где 
– ускорение тела.
Спроецируем на ось 
:
Если маятник занимает положение как на рисунке (т. е. 
), то:
Если же маятник находится по другую сторону от положения равновесия (т. е. 
), то:
Итак, при любом положении маятника имеем:
Когда маятник покоится в положении равновесия, выполнено равенство 
. При малых колебаниях, когда
отклонения маятника от положения равновесия малы (по сравнению с длиной нити), выполнено приближённое равенство
:
Откуда 
и период
| Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный | 3 |
| ответ (в данном случае: уменьшение периода колебаний маятника) | |
| и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием | |
| наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: взаимодействие заряженных тел, период колебаний математического маятника, увеличение возвращающей силы) | |
| Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении | 2 |
| имеется один или несколько из следующих недостатков. | |
|
| |
| В объяснении не указано или не используется одно из физических | |
| явлений, свойств, определений или один из законов (формул), | |
| необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, | |
| лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим | |
| законом, свойством, явлением, определением и т.п.) | |
|
И (ИЛИ)
| |
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
| закономерности, но в них содержится один логический недочёт. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
| (возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
| и не зачёркнуты. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В решении имеется неточность в указании на одно из физических | |
| явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для | |
| полного верного объяснения | |
| Представлено решение, соответствующее одному из следующих | 1 |
| случаев. | |
| Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, | |
| но в нём не указаны два явления или физических закона, | |
| необходимых для полного верного объяснения. | |
|
ИЛИ
| |
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
| закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные | |
| на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. | |
|
ИЛИ
| |
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, | |
| закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие | |
| к ответу, содержат ошибки. | |
| Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, | |
| закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на | |
| решение задачи | |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
| критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
| Максимальный балл | 3 |
Специальные программы
Программа
лояльности v2.0
Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!
Крути рулетку
и выигрывай призы!
Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.
Бесплатное онлайн-обучение
Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.
Налоговые вычеты
Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».
Специальное предложение
для учителей
Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!
Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ
Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!
