Clara propone un esercizio:
Una sferetta di massa m = 100 g e carica q = +1·10–9 C viene lanciata dentro una scatola cubica di spigolo l = 50 cm da un'apertura posta al centro della parete superiore. All'interno di questa scatola è presente un campo elettrico uniforme e costante in modulo E = 1012 N/C con direzione orizzontale rivolto verso destra rispetto all'osservatore. Trovate la forza applicata sulla sferetta.
Se la velocità iniziale della sferetta è v = 10 m/s diretta verso il basso trovate in quale punto la sferetta urterà le pareti della scatola. (Da considerare un sistema a gravita zero).
Ecco la mia risposta:
La forza, in assenza di gravità, è soltanto la forza elettrostatica, di modulo F = q·E = 1·103 N e direzione e verso coincidenti con quelli del campo elettrico.
Lungo la direzione orizzontale il moto è un moto uniformemente accelerato con accelerazione a = F/m = 1·104 m/s2 e velocità iniziale nulla. La sferetta sbatte contro la parete dopo avere percorso 25 cm, il che richiede un tempo t = √(2s/a) = 7·10–3 s. In questo tempo essa percorre in verticale una distanza h = v·t = 7·10–2 m = 7 cm. L'urto contro la parete avviene a 43 cm di distanza dal fondo.