Номер 5, страница 109, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 72. Постоянные магниты. Вопросы и задания - номер 5, страница 109.

Условие.

5. Если к северному полюсу магнитной стрелки поднести с двух сторон на равных расстояниях одинаковые магниты южными полюсами, то как будет ориентироваться стрелка?

Решение.

Решение

Магнитная стрелка представляет собой маленький магнит (диполь), который может свободно вращаться и ориентироваться вдоль линий внешнего магнитного поля. В рассматриваемом случае внешнее магнитное поле создается двумя одинаковыми постоянными магнитами.

Согласно условию, к северному полюсу (N) магнитной стрелки с двух сторон на равных расстояниях подносят южные полюса (S) двух одинаковых магнитов. Это означает, что на северный полюс стрелки действуют две силы притяжения, равные по величине и направленные к южным полюсам поднесенных магнитов. Обозначим эти силы как $\vec{F_1}$ и $\vec{F_2}$.

Поскольку магниты и расстояния до полюса стрелки одинаковы, то и модули сил будут равны: $|\vec{F_1}| = |\vec{F_2}|$. Из-за симметричного расположения магнитов "с двух сторон", векторная сумма этих сил (равнодействующая сила $\vec{F_{рез}} = \vec{F_1} + \vec{F_2}$) будет направлена вдоль оси симметрии, которая совпадает с первоначальной ориентацией стрелки. Так как линия действия равнодействующей силы проходит через полюс стрелки и направлена вдоль ее оси, она не создает вращающего момента.

Аналогично, на южный полюс магнитной стрелки будут действовать силы отталкивания со стороны южных полюсов двух магнитов. Эти силы также будут равны по модулю и симметрично направлены. Их равнодействующая также будет направлена вдоль оси стрелки и не создаст вращающего момента.

Так как результирующие силы, действующие на оба полюса стрелки, не создают вращающего момента, стрелка останется в своем исходном положении равновесия. Более того, это положение является устойчивым. Если стрелку незначительно отклонить, она приблизится к одному из магнитов и отдалится от другого. Сила притяжения к ближнему магниту станет больше, а к дальнему — меньше. Возникнет нескомпенсированный вращающий момент, который вернет стрелку в первоначальное симметричное положение.

Следовательно, ориентация магнитной стрелки не изменится.

Ответ: Магнитная стрелка не изменит своей ориентации. Она останется в том же положении, так как две силы притяжения, действующие на ее северный полюс со стороны двух одинаковых и симметрично расположенных магнитов, уравновесят друг друга и не создадут вращающего момента.