این سوال به بررسی حرکت یک ذره باردار در یک میدان الکتریکی یکنواخت میپردازد.
- بار ذره منفی است، پس نیروی الکتریکی در خلاف جهت میدان الکتریکی است.
- حرکت ذره در جهت میدان الکتریکی نیست، پس نیروی الکتریکی باعث کاهش سرعت آن میشود.
راهنمایی کوتاه: برای حل این مسئله باید از رابطه کار و انرژی استفاده کرد.
گامبهگام:
۱) نیروی الکتریکی وارد بر بار را محاسبه میکنیم: F = qE = -8μC × 400 N/C = -3.2 × 10-3 N
۲) کار نیروی الکتریکی را در مسیر 20cm محاسبه میکنیم: W = F × d = -3.2 × 10-3 N × 0.2 m = -6.4 × 10-4 J
۳) با استفاده از قضیه کار و انرژی جنبشی، تغییرات انرژی جنبشی را برابر کار نیروی الکتریکی قرار میدهیم: ΔK = W
۴) انرژی جنبشی اولیه و نهایی را محاسبه میکنیم: (Kf - Ki = W => 0 - (1/2)mv02 = -6.4 × 10-4
۵) با جایگذاری مقادیر داده شده، تندی اولیه را محاسبه میکنیم: v0 = √((2 × 6.4 × 10-4) / (8 × 10-8)) = √16 = 4 m/s
پاسخ نهایی: تندی اولیه بار 4 متر بر ثانیه بوده است.
مثال مشابه: حرکت یک پروتون در یک میدان الکتریکی یکنواخت.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: میتوانی به بررسی حرکت ذرات باردار در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بپردازی.
