Пусть
,
.
Изменение кинетической энергии равно изменению потенциальной:![\Delta E_{kin}=\Delta E_{pot} \Delta E_{kin}=\Delta E_{pot}](https://tex.z-dn.net/?f=%5CDelta%20E_%7Bkin%7D%3D%5CDelta%20E_%7Bpot%7D)
Причем, так как направление вниз совпадает с направлением силы тяжести, то потенциальная энергия, связанная с этой силой, будет уменьшаться. В то же время, направление движения частицы (вниз) противоположно направлению действия силы Кулона. Т.е. эта часть потенциальной энергии будет увеличиваться.
В начальном положении частица находится на высоте
, в конечном на высоте 0.
В начальном положении расстояние между заряженными частицами равно
, во втором
.
Тогда:
![\Delta E_{pot} = |mg r_1 | - |KQq \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)| \Delta E_{pot} = |mg r_1 | - |KQq \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)|](https://tex.z-dn.net/?f=%5CDelta%20E_%7Bpot%7D%20%3D%20%7Cmg%20r_1%20%7C%20-%20%7CKQq%20%5Cleft%20%28%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0-r_1%7D-%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0%7D%20%5Cright%29%7C)
В начальной точке кинетическая энергия была равна
,в конечной нулю, т.е.:
![\Delta E_{kin}= - \frac{mv^2}{2} \Delta E_{kin}= - \frac{mv^2}{2}](https://tex.z-dn.net/?f=%5CDelta%20E_%7Bkin%7D%3D%20-%20%5Cfrac%7Bmv%5E2%7D%7B2%7D)
Отсюда:
![\frac{mv^2}{2} = -|mg r_1 | + |KQq \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)| \frac{mv^2}{2} = -|mg r_1 | + |KQq \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)|](https://tex.z-dn.net/?f=%5Cfrac%7Bmv%5E2%7D%7B2%7D%20%3D%20-%7Cmg%20r_1%20%7C%20%2B%20%7CKQq%20%5Cleft%20%28%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0-r_1%7D-%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0%7D%20%5Cright%29%7C)
![v=\sqrt{-|2g r_1 | + |\frac{2KQq}{m} \cdot \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)|}=\sqrt{ - 2 \cdot 10 \cdot 2,2 + \frac{2 \cdot 9 \cdot 10^9 \cdot 4 \cdot 10^{-12} }{0,9 \cdot 10^{-3}} \cdot \left (\frac{1}{0,8}-\frac{1}{3} \right)}=5,4\frac{m}{s} v=\sqrt{-|2g r_1 | + |\frac{2KQq}{m} \cdot \left (\frac{1}{r_0-r_1}-\frac{1}{r_0} \right)|}=\sqrt{ - 2 \cdot 10 \cdot 2,2 + \frac{2 \cdot 9 \cdot 10^9 \cdot 4 \cdot 10^{-12} }{0,9 \cdot 10^{-3}} \cdot \left (\frac{1}{0,8}-\frac{1}{3} \right)}=5,4\frac{m}{s}](https://tex.z-dn.net/?f=v%3D%5Csqrt%7B-%7C2g%20r_1%20%7C%20%2B%20%7C%5Cfrac%7B2KQq%7D%7Bm%7D%20%5Ccdot%20%5Cleft%20%28%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0-r_1%7D-%5Cfrac%7B1%7D%7Br_0%7D%20%5Cright%29%7C%7D%3D%5Csqrt%7B%20-%202%20%5Ccdot%2010%20%5Ccdot%202%2C2%20%2B%20%5Cfrac%7B2%20%5Ccdot%209%20%5Ccdot%2010%5E9%20%5Ccdot%204%20%5Ccdot%2010%5E%7B-12%7D%20%7D%7B0%2C9%20%5Ccdot%2010%5E%7B-3%7D%7D%20%5Ccdot%20%5Cleft%20%28%5Cfrac%7B1%7D%7B0%2C8%7D-%5Cfrac%7B1%7D%7B3%7D%20%5Cright%29%7D%3D5%2C4%5Cfrac%7Bm%7D%7Bs%7D)