Невесомая система состоит из двух положительно заряженных шариков, присоединенных к концам непроводящей пружины. Какие изменения в системе приведут к уменьшению расстояния между шариками / (см. рисунок)? Выберите правильный ответ

Физика. 10 класс

Давай разберем задачу по порядку. Нам нужно выяснить, какие изменения в системе приведут к уменьшению расстояния между заряженными шариками, соединенными пружиной.

В данной системе на шарики действуют две основные силы:

1. Электростатическая сила отталкивания между одноименно заряженными шариками. Эта сила стремится увеличить расстояние между шариками.
2. Сила упругости пружины, которая стремится вернуть шарики в состояние равновесия или сблизить их, если они находятся на расстоянии больше равновесного.

Для уменьшения расстояния между шариками необходимо увеличить силу, сжимающую пружину, или уменьшить силу электростатического отталкивания.

Теперь рассмотрим предложенные варианты ответа:

1. Уменьшение коэффициента упругости пружины: Уменьшение коэффициента упругости приведет к ослаблению силы упругости пружины, что позволит электростатической силе отталкивания увеличить расстояние между шариками. Этот вариант не подходит.
2. Увеличение относительной диэлектрической проницаемости среды (остальные параметры среды остаются неизменными): Увеличение диэлектрической проницаемости среды уменьшает электростатическую силу отталкивания между шариками. Сила отталкивания определяется законом Кулона: \[ F = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon} \frac{q_1 q_2}{r^2} \] где \(\varepsilon\) - диэлектрическая проницаемость среды. Увеличение \(\varepsilon\) приведет к уменьшению \(F\), что позволит пружине сжать шарики сильнее. Этот вариант подходит.
3. Увеличение зарядов шариков: Увеличение зарядов шариков увеличит электростатическую силу отталкивания, что приведет к увеличению расстояния между ними. Этот вариант не подходит.
4. Ничего из перечисленного: Этот вариант не подходит, так как мы нашли изменение, которое приведет к уменьшению расстояния между шариками.

Таким образом, правильный ответ: увеличение относительной диэлектрической проницаемости среды.

Ответ: увеличение относительной диэлектрической проницаемости среды (остальные параметры среды остаются неизменными)

Отлично! Ты хорошо справился с этой задачей. Продолжай в том же духе, и у тебя всё получится!