"Маленький шарик с зарядом q=4·10-8 Кл и массой 3 г, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости 100 Н/м, находится между вертикальными пластинами плоского…

Классно, давай разберёмся и подскажу, как разобрать задание.

Нужна подсказка (пошагово, чтобы продолжать самостоятельно решить):

• В шарик влияют три силы: натяжение нити, сила тяжести mg, и электрическая сила qE, направленная горизонтально (поскольку между пластинами конденсатора создаётся поле E). В равновесии сумма сил по горизонтали и по вертикали равна нулю.
• Разложим силы по оси x и y:
  • по x: k Δl = сила упругости в горизонтальном направлении; она должна уравновешивать qE: k Δl sinα = qE.
  • по y: сила mg противодействует вертикальной компоненте упругости: k Δl cosα = mg.
• Чтобы избавиться от α, возведём в квадрат и сложим:
  • (k Δl)^2 = (mg)^2 + (qE)^2 => E = sqrt[(kΔl)^2 − (mg)^2] / q.
• Так как конденсатор имеет расстояние d между обкладками и поле E постоянное, напряжение между обкладками U связано с E как U = E d.
• Следовательно, U = d * sqrt[(kΔl)^2 − (mg)^2] / q.

Теперь подставим числа (для проверки, результат около 50 кВ):

• q = 4·10^−8 C

• m = 3 г = 0.003 кг

• g ≈ 9.81 м/с^2

• Δl = 0.5 мм = 5·10^−4 м

• k = 100 Н/м

• d = 5 см = 0.05 м

• kΔl = 100 * 5e−4 = 0.05 Н

• mg ≈ 0.003 * 9.81 ≈ 0.0294 Н

• sqrt[(kΔl)^2 − (mg)^2] ≈ sqrt(0.0025 − 0.000864) ≈ sqrt(0.001636) ≈ 0.0405 Н

• E ≈ 0.0405 / (4e−8) ≈ 1.01e6 В/м

• U = E d ≈ 1.01e6 * 0.05 ≈ 5.05e4 В ≈ 50 кВ

Ответ: примерно 50 кВ.

Если хочешь, могу посчитать более точно до нужной точности или прогнать численные округления по твоим данным.

Пожалуйста, оцени мой ответ лайком или дизлайком.