Физикадан аудандық олимпиада, 9 сынып, теориялық тур, 2020-2021 оқу жылы
Конденсатор пластиналары горизонталь орналасқан және олардың арасындағы кеңістік зарядталған шарик тепе-теңдік күйінде орналасқан. Қандай-да бір уақыттан кейін конленсатор жапсарларының арасын диэлектрлік өтімділігі ε=3 болатын сұйық диэлектрикпен толтырылғанына қарамастан зарядталған шарик тепе-теңдік күйін сақтап қалады. Зарядталған шарик материалы тығыздығының сұйық диэлектрик тығыздығына қатынасы неге тең? (5 ұпай)
посмотреть в олимпиаде
Комментарий/решение:
Дано:
ε=3
Найти:
ρ1ρ2 - ?
Решение:
1)Допустим сила тяжести шарика равна m⋅g
Сила притяжение шарика к пластины F;
Шарик в равновесии, так что запишем так:
m⋅g=F
ρ⋅g⋅V=F (1)
2) Заливаем диэлектрик. Сила тяжести не изменилась. Сила притяжание стала в ε меньше:
F1=Fε
Кроме того появляется и выталкивающая сила:
Fa=ρ1⋅g⋅V
Но шарик по прежнему в равновесии, так что:
m⋅g=Fε+ρ1⋅g⋅V (2)
Тогда учитывая (1), имеем:
ρ⋅g⋅V=ρ⋅g⋅Vε+ρ1⋅g⋅V
ρ=ρε+ρ1
ρ⋅(1−1ε)=ρ1
ρρ1=εε−1
Подставляем ε=3, и получаем ответ:
ρρ1=32
Возможно, что при неправильном наборе формул, они будут
доредактированы модератором. При этом содержание не будет меняться.