Два одинаковых металлических шарика зарядили одноимёнными зарядами +20q и +20q, затем привели в соприкосновение, а потом развели. Чему стал равен заряд каждого шарика?

Дано:

m₁ = 100 г

m₂ = 200 г

υ₁ = 4 м/с

υ₂ = 3 м/с

Найти: υ' - ?

 

1.      Единицы измерения переводим в систему СИ:

        m₁ = 100 г = 0.1 кг

        m₂ = 200 г = 0.2 кг

 

2.   Уравнение закона сохранения импульсов:

        m₁υ₁ + m₂υ₂ = m₁υ'₁ + m₂υ'₂

 

где υ'₁ - скорость первого шарика после удара; υ'₂ - скорость второго шарика после удара. Это уравнение означает то, что сумма импульсов до столкновения равна сумме импульсов после столкновения. В условии задачи говорится, что после удара шары движутся как единое целое. Такое соударение принято называть абсолютно неупругим столкновением, которое выражается следующим уравнением:

 

      m₁υ₁ + m₂υ₂ = (m₁+ m₂)υ'     (1)

 

где υ' - общая скорость шаров после удара.

Так как шары направляются навстречу друг другу, то в первой части уравнения ставится знак "-":

     m₁υ₁ - m₂υ₂ = (m₁+ m₂)υ'      (2)

 

3.  Находим общую скорость, применяя уравнение (2) и подставляя значения:

 

     υ' = (m₁υ₁ - m₂υ₂)/ (m₁+ m₂) = (0.1*4 - 0.2*3)/(0.1+0.2) = - 0.67 м/с

Отрицательный знак общей скорости указывает на то, что шары направляются в ту сторону, куда изначально двигался второй шарик. 

ответ: υ' = 0.67 м/с

"закон сохранения электрического заряда гласит, что сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. на данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности [1][2]. требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. в изначальной формулировке был бы возможен следующий процесс: заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой. однако, такой процесс был бы релятивистски неинвариантен: из-за относительности одновременности в некоторых системах отсчёта заряд появился бы в новом месте до того, как исчез в предыдущем, а в некоторых — заряд появился бы в новом месте спустя некоторое время после исчезновения в предыдущем. то есть был бы отрезок времени, в течение которого заряд не сохраняется. требование локальности позволяет записать закон сохранения заряда в дифференциальной и интегральной форме." права