Два точечных заряда =1кл, расстояние между ними =1м, электрическая проницаемость =27, найти силу

Дано: 

Найти: 

Решение: 
Согласно закону Кулона: 

Объяснение:

Дано:

m = 100 г = 0,100 кг

h = L/2

___________

A - ?

1)

Необходимо совершить работу, чтобы поднять шарик из положения равновесия на высоту h=L/2

A₁ = m·g·h = (1/2)·m·g·L

и сообщить шарику кинетическую энергию Ek.

2)

Из чертежа:

Ty = mg

Tx = F (Здесь F - центробежная сила)

tg α = Ty/Tx = mg / F

Но угол α = 30° (поскольку катет OC=L/2 в 2 раза меньше гипотенузы AO=L)

Тогда

F = mg/tg30°            (1)

Найдем R = AC = √ (L² - (L/2)²) = (√3/2)·L

Но F по модулю равна центростремительной силе:

F = m·V²/R                                                    (2)

Приравняем (2) и (1)

m·V²/R = m·g/tg 30°

m·V² = m·g·R/tg 30°

Разделим на 2:

m·V²/2 = m·g·R/(2·tg30°)

Eк =  m·g·R/(2·tg 30°) = m·g·L·√3·3 / (2·√3) = (3/2)m·g·L - кинетическая энергия.

Суммарная работа:

A = A₁+Ek

A = (1/2)·m·g·L+(3/2)m·g·L = 2m·g·L

A = 2·0,1·10·1 = 2 Дж

Предположим, весь лед растает.
На это потребуется 680 кДж.
Горячая вода может остыть только до 0, отдав при этом 378 кДж. С учетом потерь - 341 кДж
Значит весь лед растопить не удастся.
Для нагревания на 5 градусов 2 кг льда нужно 2100*2*5=21 кДж (уд. теплоемкость льда 2100 Дж/(кг*К) )
Вся остальная теплота (341-21=320 кДж) уйдет на плавление части льда.
Расплавить мы сумеем 320/340=0.94 кг льда.
В результате получим равновесную систему лед+вода при температуре 0 градусов, в которой будет 1,94 кг воды и 1,06 кг льда