Какая работа (на единицу длины) совершается при сближении двух одноименно заряженных бесконечных нитей с расстояния 4 см до расстояния 2 см? Линейная плотность заряда на нитях 0, 5 мкКл/м? Какова сила отталкивания (на единицу длины) между нитями на расстоянии 2 см? С комментариями к решению

Расстояние r0 между молекулами соответствует минимуму их потенциальной энергииМежду молекулами существуют одновременно силы притяжения и силы отталкивания.При малых расстояниях между молекулами преобладают силы отталкивания. По мере увеличения расстояния r между молекулами как силы притяжения, так и силы отталкивания убывают, причем силы отталкивания убывают быстрее. Поэтому при некотором значении r0 (расстояние между молекулами) силы притяжения и силы отталкивания взаимно уравновешиваются.
Расстояние r0 между молекулами соответствует минимуму их потенциальной энергии (энергии взаимодействия).Для изменения расстояния между молекулами в ту или другую сторону требуется затратить работу против преобладающих сил притяжения или отталкивания.
На больших расстояниях молекулы притягиваются. Расстояние r0 соответствует устойчивому равновесному взаимному положению молекул, при увеличении расстояния между молекулами, преобладающие силы притяжения восстанавливают равновесное положение, а при уменьшении расстояние между ними равновесие восстанавливается преобладающими силами отталкивания

Используем формулу произведения синуса и косинуса:

1/2(sin8x + sin2x) = 1/2(sin16x + sin2x);

sin8x = sin16x;

sin16x - sin8x = 0, теперь используем формулу разницы синусов:

2cos12x sin4x = 0.

Откуда cos12x = 0 или sin4x = 0.

Из первого cos12x = 0, 12x = π/2 + πn, x = (1 + 2n)π/24 (n ∈ Z).

Из второго sin4x = 0, 4x = πm, x = πm/4 (m ∈ Z).

Ответ: x = (1 + 2n)π/24 или x = πm/4.


Решить уравнение cos2x + cos4x + cos6x = 0.

_____________________________________

Проделаем следующие преобразования

(cos2x + cos6x) + cos4x = 0;

2cos4xcos2x + cos4x = 0;

cos4x(2cos2x + 1) = 0.

Имеем два случая:

cos4x = 0, откуда 4x = π/2 + πn, x = π/8 + πn/4 (n ∈ Z).

2cos2x + 1 = 0 или cos2x = -1/2, откуда 2x = ±2π/3 + 2πm, x = ±π/3 + πm (m ∈ Z).

Ответ: x = π/8 + πn/4 или x = ±π/3 + πm.


Решить уравнение cos5x = cos2x.

___________________________

Переносим в одну сторону и применяем формулу разницы косинусов:

-2sin(7x/2)sin(3x/2) = 0;

sin(7x/2)sin(3x/2) = 0;

Откуда либо sin(7x/2) = 0, либо sin(3x/2) = 0.

Из первого: 7x/2 = πn или x = 2πn/7 (n ∈ Z).

Из второго: 3x/2 = πn или x = 2πm/3 (m ∈ Z).

Ответ: x = 2πn/7 или x = 2πm/3.


Решить уравнение sin3x - 2cos2xsinx = 0.

_________________________________

Для начала отметим, что можно вынести sinx за скобки:

sinx(sin2x - 2cos2x) = 0.

Уравнение распадается на два случая:

sinx = 0, откуда x = πn (n ∈ Z).

sin2x - 2cos2x = 0. Заметим, что данное уравнение однородное. Делим его на cos2x ≠ 0 и получаем:

tg2x - 2 = 0;

tg2x = 2;

tgx = ±√2;

x = ±arctg√2 + πm.

Ответ: x = πn или x = ±arctg√2 + πm.