Przypomnijmy sobie wiadomości o ruchu wahadła z kursu Fizyki 1.
| Wahadłem matematycznym nazywamy punkt materialny zawieszony
na nieważkiej i nierozciągliwej nici w polu grawitacyjnym. Jeśli wahadło
takie wychylimy z położenia równowagi, tak aby nić tworzyła z
kierunkiem pionowym (jest to kierunek działania siły grawitacji) kąt a,
to zacznie się ono wahać w płaszczyźnie pionowej. Dla małych kątów a będzie to ruch harmoniczny. Równanie charakteryzujące ten ruch ma postać:
gdzie: g to przyśpieszenie grawitacyjne, L to długość nitki wahadła, a to kąt wychylenia od położenia równowagi. Okres wahań T0 dla takiego wahadła jest : |
|
Rys.5.3.2. Wahadło matematyczne. |
W naszym zadaniu, gdy nie ma oddziaływania elektrycznego tj.
),
niezależnie od ładunku kulki,to okres wahań kulki równy jest T0 (to okres wahań wahadła matematycznego o długości L).
Naładowana kulka znajduje się w polu grawitacyjnym i w polu elektrycznym wytworzonym w kondensatorze. Na kulkę oddziałuje Ziemia siłą grawitacji oraz siła oddziaływania elektrostatycznego. Okres wahań kulki zależy od wypadkowej Fw tych siły:
,
gdzie 
,
.
| Gdy zwrot wektora E zgodny ze zwrotem wektora g to: | Gdy zwrot wektora E przeciwny do zwrotu wektora g to: |
 |
|
|
Wypadkowa siła Fw będzie miała wielkość
a przyspieszenie masy kulki odpowiednio
Dlatego okres wahań |
Wypadkowa siła Fw będzie
miała wielkość ,
a przyspieszenie masy kulki odpowiednio
Dlatego okres wahań |
|
Jeśli uwzględnimy, że dla wahadła matematycznego |
|
 . |
 . |
Poprzez zmianę polaryzacji okładek kondensatora uzyskujemy zmianę zwrotu wektora natężenia pola elektrostatycznego. Okres wahań kulki zależy od wypadkowej siły oddziaływania: siły grawitacji i siły elektrostatycznej.
|
rozwiązanie |
,
.
,
.
.
.
.
,