Порядок выполнения задания 4:

Перед вами на экране монитора должны быть три заряда (красный Q₁, синий Q₂ и светло-зеленый Q₃) и в левом нижнем углу в текстовом окне настоящее описание лабораторной работы, которое должно находиться постоянно в поле зрения во время выполнения заданий. Если по каким-либо причинам заряды отсутствуют, то с помощью кнопок панели инструментов поместите их на экран. Если имеется лишний заряд Q₄, то уберите его.

"Включите" измерительную сетку, которая обеспечит вам необходимую точность при начальной установке зарядов.

Теперь для реализации условий задания, соответствующих вашему варианту, необходимо провести следующие действия.

1. С помощью левой кнопки мыши перетащите красный заряд Q₁ в точку X₁, синий заряд Q₂ - в точку X₂. Все параметры зарядов и расстояния указаны в вашем варианте.

Следует помнить, что это предварительная, грубая установка зарядов, а поэтому необходимо перейти к следующей - точной.

2. Для точной установки зарядов Q₁ и Q₂ сначала откройте окно "Параметры зарядов" с помощью пункта "Параметры зарядов" в ниспадающем меню "Свойства". После этого необходимо "переписать" данные вашего варианта в окно "Параметры зарядов".

а) Начните с закрепленного красного заряда Q₁. Для этого в окне "Параметры зарядов" с помощью маленьких кнопок со стрелками переключателя "вверх-вниз" установите справа от слов "Заряд" номер заряда "1". В последующих нижних полях с помощью аналогичных переключателей установите точные значения Q₁, X₁. Остальные поля, кроме массы заряда (ее не изменяйте), должны содержать нули. Особое внимание обратите на то, чтобы Y-координата первого и второго зарядов была равна нулю. Если она отлична от нуля, то с помощью соответствующего переключателя обязательно установите ее нулевое значение.

б) Поставьте в окошке переключателя "Заряд" цифру "2", соответствующую закрепленному синему заряду Q₂. Установите точные значения Q₂, X₂ в соответствующих полях и нулевое значение Y-координаты синего заряда, не изменяя его массы.

в) Наконец, в окошке переключателя "Заряд" поставьте цифру "3", соответствующую заряду Q3. Установите только точное значения Q3, так как значения X3 и Y3 вам пока неизвестны. Массы заряда Q3 не изменяйте.

3. Теперь необходимо поместить светло-зеленый заряд Q₃ - в точку (X₃,Y₃), удаленную от красного заряда Q₁ на расстояние R₁ и от синего заряда Q₂ на R₂.

Сначала найдите координаты этой точки. Для этого выполните следующие действия.

а) Откройте меню "Опции" и в ниспадающем меню щелкните мышью по пункту "Длина"- вы "включили" линейку, с помощью которой можно измерять расстояния между точками.

б) Поместите курсор мыши в центр красного кружка заряда Q₁ так, чтобы координаты курсора, которые вы видете в статус-строке в левом нижнем углу экрана, совпали с местоположением заряда (X₁,0). Если координаты курсора несколько отличаются, то медленно передвиньте курсор в пределах красного кружка так, чтобы совпадение произошло. После этого нажмите на левую кнопку мыши - вы зафиксировали точку (X₁,0), от которой вам нужно отмерить известный радиус R₁ - и в нажатом состояние проводите последующие действия, не отпуская, до особого указания, левой кнопки мыши.

в) Передвиньте курсор на такое расстояние от заряда Q₁ к заряду Q₂, чтобы длина появившейся стрелки равнялась заданному значению R₁. Для этого посмотрите на статус-строку, в которой слева приведены X- и Y-координаты конца стрелки, а затем справа, после слова "Расстояние" (или "Distance") - значение длины стрелки. Вам необходимо изменить длину стрелки так, чтобы значение длины в статус-строке справа совпадало с заданным значением R₁.

г) Теперь стрелкой радиуса R₁, как циркулем, проведите дугу сверху от заряда Q₂, фиксируя две-три точки пересечения этой дуги с линиями сетки. Значения координат этих точек вы увидете в статус-строке слева в тот момент, когда конец стрелки будет находиться на линии сетки. Эти значения необходимо обязательно записать в лабораторную тетрадь. Затем отпустите левую кнопку мыши. Стрелка, которая была видна при нажатой левой кнопке мыши и с помощью которой вы измеряли, как линейкой, длину R₁, исчезнет.

д) Затем реализуйте вышеизложенное в пунктах б-г, но, на этот раз, для заряда Q₂ и расстояния R₂, фиксируя две-три точки пересечения дуги радиуса R2 с линиями координатной сетки.

е) Точкой пересечения двух дуг и будет искомая точка (X₃,Y₃), которая одновременно отстоит на расстояние R₁ от заряда Q₁ и на расстояние R₂ от заряда Q₂.

Чтобы переместить заряд Q₃ в найденную точку (X₃,Y₃) необходимо сначала "выключить" линейку, щелкнув курсором мыши по пункту "Длина" в ниспадающем меню "Опции". Затем можно перетащить заряд в точку (X₃,Y₃) и с помощью окна "Параметры зарядов" установить точные значения X₃ и Y₃ для заряда Q₃.

Теперь откройте пункт "Сила Кулона" в ниспадающем меню "Вид" (это можно сделать также, щелкнув мышью по кнопке F на панели инструментов). Вы увидите на зарядах желтые стрелки. Стрелка указывает направление силы, действующей на заряд, а в появившемся окне "Сила Кулона" приводится значение величины этой силы для заряда Q₃.

4. Итак, теперь параметры всех трех зарядов соответствуют вашему варианту заданию, и вы можете проводить измерения. Кроме трех зарядов с желтыми стрелками, перед вами должны находится три раскрытых окна: окно "Описание", окно "Параметры зарядов" с параметрами светло-зеленого заряда Q₃ и окно "Сила Кулона" со значением силы, действующей на заряд Q₃.

Из окна "Сила Кулона", в котором справа от "Заряд N" установлена цифра "3", запишите в лабораторную тетрадь из окошка справа от "F(N)" значение действующей на светло-зеленый заряд Q₃ силы F, а также из окошек справа от "F_x(N)" и "F_y(N)" значения X- и Y-компонентов этой силы с учетом знака. Это одно из двух возможных решений задания 4.

Другое решение можно получить, если переместить заряд Q₃ в точку с координатами (X₃, -Y₃). Для этого в окне "Параметры зарядов" с помощью маленьких кнопок со стрелками переключателя "вверх-вниз" справа от слов "Y-Координата" непрерывно изменяйте Y-координату заряда Q₃ и следите за его перемещением. Когда значение Y-координаты заряда станет равным -Y₃, прекратите перемещение. Вы получили второе возможное местоположение зарядов, соответствующее заданию 4.

Из окна "Сила Кулона", в котором справа от "Заряд N" установлена цифра "3", запишите в лабораторную тетрадь из окошка справа от "F(N)" значение действующей на светло-зеленый заряд Q₃ силы F, а также из окошек справа от "F_x(N)" и "F_y(N)" значения X- и Y-компонентов этой силы с учетом знака. Это второе решение задания 4.

В заключение приведите заряды в движение, используя кнопку > на панели инструментов (или пункт "Старт" в ниспадающем меню "Движение") и понаблюдайте за результатом действия этой силы в том случае, если снять "закрепление" зарядов и пренебречь силой тяжести.

Все результаты, полученные вами в ходе выполнения лабораторных заданий, представьте преподавателю.

23