ID: 00003127
Маленький шарик массой m c зарядом q, закреплённый на непроводящей невесомой нерастяжимой нити, равномерно вращается, двигаясь по гладкой горизонтальной поверхности по окружности с некоторой постоянной по модулю скоростью V в однородном вертикальном магнитном поле B.
Как изменятся модули действующих на шарик силы Лоренца и силы натяжения нити, если увеличить массу шарика, не изменяя других параметров?
Для каждой величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Сила Лоренца: $F_L = qvB\sin 90° = qvB$. Эта сила не зависит от массы шарика, поэтому при увеличении массы сила Лоренца не изменится. Для равномерного движения по окружности второй закон Ньютона в проекции на радиальное направление (к центру):
$$T \pm F_L = \dfrac{mv^2}{r},$$
где знак зависит от направления силы Лоренца. В любом случае центростремительное ускорение $a_\text{цс} = \frac{v^2}{r}$ не зависит от массы, а правая часть $ma_\text{цс} = \frac{mv^2}{r}$ растёт пропорционально $m$. Сила Лоренца постоянна, поэтому сила натяжения нити: $T = \dfrac{mv^2}{r} \mp F_L$ — тоже растёт пропорционально $m$. Сила натяжения нити увеличивается при увеличении массы.