Тип Д25 C5 № 6668 

Электродинамика (расчетная задача высокого уровня). Волновая оптика
i
На горизонтальной плоскости в вершинах правильного пятиугольника закреплены 5 одинаковых положительных зарядов Q = 1 мкКл, расположенные на расстоянии R = 2 м от центра этого пятиугольника. На вертикальной прямой, проведенной из этого центра, на высоте 0,75R над плоскостью находится положительный заряд q = 4 мкКл. Найдите модуль и направление силы F, действующей на него со стороны остальных зарядов.
Спрятать решениеРешение. По закону Кулона сила f взаимодействия зарядов Q и q, находящихся на расстоянии r друг от друга, равна
или в векторной форме: 
В нашем случае
Вектор
образует с вертикалью угол
такой, что 
Проекции всех пяти векторов
на вертикальную ось одинаковы и равны
а их проекции на направления, перпендикулярные оси, равны 
В соответствии с принципом суперпозиции сил сумма пяти одинаковых векторов
образующих правильный пятиугольник, равна нулю, а сумма пяти одинаковых векторов
направленных вдоль оси, дает действующую на заряд q суммарную силу, равную по модулю:

и направленную вдоль оси пятиугольника «от него».
Ответ: Сила направлена вдоль оси пятиугольника «от него» и по модулю равна 
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — закон Кулона, принцип суперпозиции сил и геометрические соотношения); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: Сила направлена вдоль оси пятиугольника «от него» и по модулю равна
