Про смысл знаков в конце, а сейчас формулы
Центробежная сила
mV^2/R
Притяжение зарядов
e^2/R^2
равны друг другу -
mV^2/R = e^2/R^2 [1]
Кин энергия
1/2 mV^2
Потенциальная энергия електрона в поле протона на расстоянии R
- e^2/R
Из [1] следует
mV^2 = e^2/R
Значит
Епот = - e^2/R = - mV^2 = - 2 Екин
Потенциальную находим сразу - заряд электрона знаем, расстояние дано
Она отризательна.
Кинетическая - положительна и равна половине потенциальной
Екин = - Епот/2
Полная = Екин + Епот = - Епот/2 + Епот = Епот/2
(минус е-квадрат на два эр)
Тоже половина потенциальной, но знак (-), как и у Епот
2) Разберемся со знаками. Извиняюсь, если слишком подробно.
Физическим смыслом обладает не конкретное значение энергии, а разность величины энергии в начальном и конечном состоянии.
Например груз массой М в поле тяжести.
ВАРИАНТ 1. Отсчет энергии начинаем с уровня земли. На земле Епот=0,
На высоте Н Епот= MgH. Работа по перемещению груза от земли на высоту -
А=MgH - 0 = MgH
ВАРИАНТ 2. Имеем полное право отсчет вести от высоты Н и принять величину энергии на ней равным 0.
Тогда Епот на земле будет
Епот = - MgH отрицательна, но главное меньше, чем на высоте
Работа при подъеме
А = 0 - (- MgH ) = MgH
правильного знака и величины.
Теперь о задаче. Определение потенциала эл. поля в некоторой точке - это как раз потенциальная энергия единичного ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда в данной точке. Для неединичного заряда - энергия = потенциал умнож. на заряд.
Потенциалом данной точки называется работа сторонних сил по перемещению ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда из точки, потенциал которой принят равным 0 (берем всегда бесконечность) , в данную точку.
Чтобы это "отложилось" навсегда надо поставить себя на место внешней силы. Итак есть положительный заряд (протон) . Надо найти потенциал в точке рядом с ним. Берем в руки пробный положительный - они отталкиваются. Двигаемся из бесконечности к заряду, движение вперед, усилия вперед, значит наша работа положительна, значит пот. эн. растет и больше нуля.
А теперь берем электрон, он притягивается к протону, значит его надо не толкать, а придерживать. Двигаем из бесконечности к протону - движение вперед, усилие назад, значит работа отрицательна, значит энергия уменьшается. На бесконечности энергия принята за 0 - значит становиться отрицательной.
Чтобы окончательно представить ситуацию посмотрим на кинетическую энергию еще раз
mV^2/R = e^2/R^2 [1]
mV^2 = e^2/R
при удалении от протона на бесконечность Екин падает до ноля, как 1/R -
т. е. на бесконечности она как и потенциальная ноль.
Значит полная на бесконечности ноль. Двигаем к протону - кинетическая растет и дает плюс, потенциальная уменьшается и дает минус. Уменьшение потенциальной больше увеличения кинетической в два раза, поэтому полная - уменьшается, отрицательна и половина потенциальной.
Объяснение:Может это, посмотри
Пусть Петя едет медленнее, чем Игорь. Тогда к моменту их первой встречи он проехал 350 м, а Игорь - 450 м. (Вместе мальчики проехали полный круг.)
Значит следующая встреча произойдет, когда Петя проедет еще 350 м (вместе они проедут уже 2 круга). Т.е. к моменту второй встречи Петя проедет 700 м от старта. Длина трека 800 м, т.е. мальчики встретятся в 100 м от точки A.
До точки следующей встречи Пете нужно будет проехать еще 350 м и т.д.
То есть каждый раз от встречи до встречи встречи Пете нужно проехать 350 м по треку. Очередная точка встречи снова совпадет с точкой B, когда из отрезков по 350 метров наберется целое число кругов.
Длина одного круга - 800 м.
То есть, нужно найти наименьшее общее кратное чисел 350 и 800. Это 5600.
Значит Пете нужно проехать 5600 метров, чтобы опять встретиться с Игорем в точке B. Петя проезжает 350 метров за 2 минуты, значит 5600 метров он проедет за 2мин⋅5600м350м=32 минуты.
Легко проверить, что результат получается такой же, если рассматривать движение Игоря (он проезжает 450 метров от встречи до встречи).
Другой вариант решения.
Мы видим, что точка встречи смещается вдоль трека на 100 метров за каждые два круга, которые мальчики проезжают навстречу друг другу.
Мальчики встретятся второй раз в одной и той же точке (например, в точке B), когда точка встречи сместится на длину трека - на 800 метров, то есть 8 раз по 100 метров.
Это произойдет, когда мальчики проедут вместе 8⋅2=16 кругов. Один круг они проезжают за 2 минуты, значит, 16 кругов они проедут за 32 минуты.
