Cześć, mam problem z podanym zadaniem:


Z odległości d = 10 cm został wystrzelony proton z prędkością V₀ = 4 ⋅ 10⁶ m ∕ s w kierunku nieskończenie dużej płyty, naładowanej dodatnio z gęstością ładunku σ = 2 ⋅ 10⁻⁵ C / m². Czy proton doleci do płyty? Jeżeli nie, to w jakiej odległości od płyty zawróci? Prędkość V₀ jest prostopadła do powierzchni płyty.


Niestety moje próby rozwiązania tego zadania kończą się niepowodzeniem, dlatego też prosiłbym was o pomoc.


Odpowiedź :

Odpowiedź:

Doleci.

Wyjaśnienie:

Metoda rozwiązania jest dosyć prosta. Możemy obliczyć energię kinetyczną protonu (masę można wziąć z tablic)

[tex]E_k = \frac{mv^2}{2} \\[/tex]

Nieskończona płyta naładowana z gęstością [tex]\rho[/tex] wytwarza jednorodne pole elektryczne o natężeniu:

[tex]E = \frac{\rho}{2 \epsilon_0} \\[/tex]

Zakładam, że to dzieje się w próżni, przenikalność elektryczną próżni [tex]\epsilon_0\\[/tex] też bierzemy z tablic. W jednorodnym polu na proton działa stała siła F

[tex]F = E e\\[/tex]

gdzie e to ładunek protonu, czyli ładunek elementarny. Z zasady zachowania energii wiemy, że w momencie zatrzymania protonu energia kinetyczna jest równa pracy wykonanej przy przesuwaniu protonu w polu, czyli:

[tex]E_k = W = F \cdot s\\[/tex]

Można obliczyć s ,czyli odległość przebytą przez proton do momentu zatrzymania. Jeśli jest większa niż d, to proton uderzy w płytę, jeśli mniejsza, to zatrzyma się przed nią.

Próbowałem policzyć to s, wyszło mi około piętnaście tysięcy kilometrów, więc może zrobiłem gdzieś błąd. Nie mam ochoty go szukać, ale na podstawie tych wzorów, które podałem, spróbuj powtórzyć obliczenia.