НОФ 2014, II кръг (областен), 9. клас — Задача 1

ОБЛАСТЕН КРЪГ НА ОЛИМПИАДАТА ПО ФИЗИКА · 4 февруари 2014 г.

Условие

Заредени топчета

Две еднакви малки топчета с маси $m=45\,\mathrm{g}$ са закачени на непроводящи безмасови неразтегливи нишки, както е показано на Фиг. 1. Разстоянието между топчетата е $l=50\,\mathrm{cm}$. Първоначално топчетата не са електрически заредени.

а) Колко е големината на силата, приложена в т. $A$ от фигурата, когато топчетата не са заредени?

Идентично трето топче със заряд $q$ се допира първо до горното топче, а след това до долното, при което двете топчета се зареждат. След тези действия третото топче се отдалечава от закачените топчета.

б) Зарядите на топчетата са такива, че силата на опън $T_1$ на горната нишка е равна на силата на опън $T_2$ на долната. Намерете заряда $q$.

в) В един момент долната нишка е прерязана. След прерязването на нишката горното топче остава неподвижно. Определете големината на силата на опън $T'_1$ на горната нишка непосредствено след прерязването.

г) Ако в момента на прерязване на нишката долното топче се намира на разстояние $h=2\,\mathrm{m}$ от пода, намерете скоростта на топчето, когато то се удря в пода.

Приемете, че земното ускорение е $g\approx10\,\mathrm{m/s^2}$, а константата в закона на Кулон е $k\approx9\cdot10^9\,\mathrm{N\cdot m^2/C^2}$.

Решение

Теми и трудност

Трудност: неоценена.

Електричество · Механика · Електростатика · Статично равновесие · Работа и енергия

Предпоставки: Гимназиална подготовка

---

Оригинал в Архива: NOF2_2014_9problems.pdf