По кольцу, расположенному горизонтально, могут свободно перемещаться три шарика. Заряд первого шарика q1, второго и третьего q2 каждый. Чему равно отношение зарядов q1/q2, если при равновесии дуга между зарядами составляет 60°?
По кольцу, расположенному горизонтально, могут свободно перемещаться три шарика. Заряд первого шарика q1, второго и третьего q2 каждый. Чему равно отношение зарядов q1/q2, если при равновесии дуга между зарядами составляет 60°?
Ответ(ы) на вопрос:
Гость
Введем координаты, пусть радиус окружности равен R, тогда имеем следующие координаты для зарядов: A(-R/2;R*sqrt(3)/2) B(R/2;R*sqrt(3)/2) C(0;-R) Тогда имеем вектора: AB(R,0) BA(-R;0), |BA|=|AB|=R AC(R/2;-R(1+sqrt(3)/2), CA(-R/2;R(1+sqrt(3)/2), |CA|=|AC|=R*sqrt(1/4+1+3/4+2*sqrt(3))=R*sqrt(2+2*sqrt(3)) BC(-R/2;-R(1+sqrt(3)/2) CB(R/2;R(1+sqrt(3)/2), |CB|=|BC|=R*sqrt(2+2*sqrt(3)) OA(-R/2;R*sqrt(3)/2) OB(R/2;R*sqrt(3)/2) OC(0;-R) Так как задача симметрична относительно вертикальной оси, то заряд q1 - будет в равновесии и достаточно записаь условие равновесия одного из двух зарядов q2: Условия равновесия заряженного шарика - вектор суммы сил дейсвующих на шарик - направлен по радиусу, то есть перпендикулярен к дуге (в этом случае шарик никуда не поедет) Рассмотрим точку A: Вектор силы в точке A: F=CA/|CA| * k*q1*q2/|CA|^2 + BA/|BA| * k*q2*q2/|BA|^2 =CA*k*q1*q2/|CA| + +BA*k*q2*q2/|BA|=k*q1*q2/(R*sqrt(2+2*sqrt(3))) * (-R/2;R(1+sqrt(3)/2) + k*q2*q2/R * (-R;0) = =(-R/2*k*q1*q2/(R*sqrt(2+2*sqrt(3)))-R*k*q2*q2/R;R(1+sqrt(3)/2)*k*q1*q2/(R*sqrt(2+2*sqrt(3))))=(-k*q1*q2/(2sqrt(2+2*sqrt(3)))-k*q2*q2; k*q1*q2*(1+sqrt(3))/(4+4*sqrt(3))) Этот вектор должен быть колинеарен вектору OA(-R/2;R*sqrt(3)/2) Это значит скалярное произведениее этих векторов равно 0: -R/2 * (-k*q1*q2/(2sqrt(2+2*sqrt(3)))-k*q2*q2)+R*sqrt(3)/2*k*q1*q2*(1+sqrt(3))/(4+4*sqrt(3))=0 q2=0 одно из решений, далее можно сократить: (q1/(2sqrt(2+2*sqrt(3)))-q2)+sqrt(3)*q1*(1+sqrt(3))/(2+2*sqrt(3))=0, откуда q2=q1(1/(2sqrt(2+2*sqrt(3)))+sqrt(3)*(1+sqrt(3))/(2+2*sqrt(3)))=q1*((sqrt(3)*(1+sqrt(3))+2)/(4+4*sqrt(3))=q1*((3*sqrt(3)+3)/(4*sqrt(3)+4)=3/4 * q1 То есть q1/q2=4/3 или же q2=0 P.S. У меня такое ощущение, что это решается проще ^^
Не нашли ответ?
Похожие вопросы