Σύστημα φορτισμένων σφαιρών και ομογενές ηλεκτρικό πεδίο

Ένα σύστημα φορτισμένων σφαιρών μπαινοβγαίνει σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο

Σε λείο οριζόντιο μονωτικό δάπεδο, συγκρατούμε ακίνητες δύο φορτισμένες πολύ μικρές σφαίρες Α και Β, συνδεδεμένες με αβαρή μονωτική ράβδο μήκους 2L, με L = 0,1m. Τα φορτία τους είναι q₁ = +q, q₂ = -2q με q = 10^-4C κι έχουν την ίδια μάζα m = 0,01kg. Στην περιοχή που ορίζεται από τις κατακόρυφες ευθείες ΚΛ και ΜΝ, δημιουργούμε ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο μέτρου έντασης Ε = 10V/m. Η ευθεία ΚΛ απέχει απόσταση 3L από την ΜΝ και διέρχεται από το μέσον της ράβδου. Τη χρονική στιγμή t₀ = 0s αφήνουμε ελεύθερο το σύστημα.
α) Σημειώστε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σύστημα και εξηγείστε γιατί θα κινηθεί αν το αφήσουμε ελεύθερο.
β) Ποια χρονική στιγμή t₁ εισέρχεται η σφαίρα Β στο ομογενές πεδίο και ποιο θα είναι τότε το μέτρο υ₁ της ταχύτητας του συστήματος;
γ) Να εξετάσετε αν το σύστημα θα σταματήσει να κινείται, πριν η σφαίρα Α εξέλθει από το ομογενές πεδίο.
δ) Αφού απαντήσατε το ερώτημα (γ), μπορείτε να προβλέψετε τι κίνηση θα εκτελέσει το σύστημα στη συνέχεια;
ε) Να κάνετε τις γραφικές παραστάσεις α → t, υ → t και x → t, μέχρι τη χρονική στιγμή t = 8s.

Απάντηση 

Απάντηση