Нарисуй коромысло и два отклонённые от вертикали натяжных троса; отметь малые углы отклонения нитей и поворота коромысла.

Запиши условие равновесия сил для коромысла и проецируй силы натяжения на горизонтальную плоскость; запиши уравнение для суммарного момента этих проекций относительно центра коромысла.

1. Определи связь между углом отклонения нитей и углом поворота коромысла по геометрии подвеса.
2. Запиши, что суммарная вертикальная составляющая натяжений равна весу коромысла и найди горизонтальную составляющую натяжения через эту величину и малый угол.
3. Вычисли момент от горизонтальных составляющих натяжений вокруг оси коромысла.
4. Выразите момент от нитей через и геометрические параметры (не выполняй дополнительной алгебры).

Подумай, какие моменты уравновешивают момент сил притяжения, действующих на два шарика.

Применяй условие равенства суммарного момента сил натяжения и момента внешних сил (равновесие моментов) для малого угла; это даст линейную связь между моментом и .

1. Запиши момент внешних сил при действии двух сил на расстоянии от центра коромысла.
2. Приравняй этот момент суммарному моменту от натяжений, найденному в 1.1.
3. Упростив с учётом малых углов, покажи пропорциональность между и .
4. Выразите коэффициент пропорциональности через параметры исходной системы (оставь алгебру преобразлений).

Нарисуй коромысло с подвесами и покажи все силы, действующие в малом отклонении: натяжения нитей, вес и внешние горизонтальные силы на шариках. Подумай, какие компоненты этих сил малы и какие --- важны для создания вращающего эффекта.

Запиши условие равновесия для вращающего момента относительно оси подвеса: момент от горизонтальных компонент сил натяжения уравновешивает момент внешних сил , приложенных к шарикам. Воспользуйся уже полученной связью между углами и и выражением для суммы натяжений через .

1. Выпиши геометрическую связь из п.1.1: .
2. Найди горизонтальную составляющую каждой силы натяжения как и вырази через из равновесия вертикальных сил.
3. Запиши момент от горизонтальных компонент натяжений относительно оси и момент внешних сил (используй расстояния и ).
4. Приравняй эти моменты и вырази искомый коэффициент из полученной системы.

Проведи пробный опыт: электризуй полоску и поднеси к одному шарику, отрегулируй расстояние между нитями так, чтобы заметить притяжение на 3–4 см.

Не требуется теоретических формул — зафиксируй экспериментальное значение расстояния между нитями и запиши его с погрешностью.

1. Установи длину нитей примерно 40 см и зафиксируй остальные геометрические параметры.
2. Постепенно меняй полюсное расстояние между нитями и подноси полоску на 3–4 см от шарика.
3. Определи минимальное значение при котором притяжение заметно и зафиксируй его как .
4. Выразите найденное с указанием измерительной точности.

Проверь период колебаний при разных амплитудах закручивания, чтобы найти диапазон, где закон Хука (линейность момента по углу) выполняется.

Измеряй период для набора амплитуд и сравнивай; при применимости формулы период не должен зависеть от амплитуды.

1. Зафиксируй и для ряда амплитуд измерь время одинакового числа колебаний и вычисли .
2. Построй график от максимального угла закручивания.
3. Найди интервал углов, в котором остаётся практически постоянным (погрешность порядка эксперимента).
4. Выразите границы угловой амплитуды, в которых формула применима.

Сравни форму полученной зависимости с законом обратных квадратов и задумайся, какие физические процессы в эксперименте могут изменить степенной показатель.

Сравни результаты с законом Кулона (обратный квадрат расстояния) и учти, что у незаряженного металлического шарика индуцированные заряды и распределение поля меняют зависимость; для анализа используй аппроксимацию степенной зависимости .

1. Аппроксимируй экспериментальные точки степенной функцией и найдите показатель степени из аппроксимации.
2. Проанализируй причины отклонений: индуцированные заряды, форма и размер пластины, конечные размеры системы, неоднородность заряда и влияние окружающих предметов.
3. Оцените насколько полученный отличается от 2 и выразите значение показателя из полученной системы данных (без подстановки чисел).