Определить массу шарика на диэлектрической пружине (18 мая 2009)

Маленький шарик подвешен на диэлектрической пружине в пространстве плоского конденсатора, пластины которого — круги радиусом 10 см — расположены горизонтально. Заряд шарика равен −3 нКл. Когда пластинам конденсатора сообщили заряд 0.2 нКл, растяжение пружины увеличилось вдвое. Определить массу шарика.

Задача получена на карточке от учителя, Исилькульский лицей, обычный профиль...

Комментарии

Единственное, что приходит на ум, — закон сохранения заряда... а потом через закон сохранения Е.
В первом случае пружина растягивается под действием силы тяжести.

Во втором случае появляется дополнительная электрическая сила. Вот ее надо правильно рассчитать.

Составляем два уравнения равновесия шарика и решаем их относительно искомой массы.

Можно решать и энергетически.

То есть Fупр = mg   и   2Fупр = mg − Fкул, делим первое на второе и получаем:

−Fкул = mg.

Чтобы пружина растянулась больше, надо, чтобы сила тяжести и электрическая сила совпадали по направлению.
Спасибо, я разобрался с направлением. Только когда рассчитывать электрическую силу, учитывать, что пружина увеличилась вдвое, то есть Rэлек = 2r (пружины)....
Fэ = qE = qU/d = qQ/(Cd) = qQd/(εSd) = qQ/(επR2).
Fэ = kq1q2/R2, а R равен 10 см или 20 см, так как пружина-то удлинилась?
R — это радиус.
Спасибо всем....
Надоело разбираться?