Principio di conservazione dell'energia meccanica
Date due cariche puntiformi $ q $ di ugual modulo e segno opposto, disposte simmetricamente rispetto all'origine di un'asse $ x $ a distanza $ d $ tra loro, dimostrare, con il principio di conservazione dell'energia meccanica, se una carica positiva $ Q $ posta ferma sull'asse $ y $, si muoverà.
Ho ragionato in questo modo:
Per motivi di simmetria e per le caratteristiche delle due $ q $ , il potenziale elettrostatico generato dalle due cariche puntiformi è nullo lungo tutto l'asse $ y $. L'energia potenziale elettrostatica di $ Q $ è quindi nulla in ogni punto di quest'asse. Dato che $ Q $ è inizialmente ferma, l'energia meccanica iniziale è nulla. A questo punto la carica potrà muoversi solo verso regioni in cui l'energia potenziale elettrostatica diminuisce (nel caso analizzato, diventa negativa) con conseguente aumento dell'energia cinetica in modo che, dalla compensazione delle due quantità, risulti un'energia meccanica finale nulla.
Ho utilizzato il principio di conservazione per dimostrare che $ Q $ "può muoversi" ma non che $ Q $ effettivamente "si muoverà". Non servirebbe il secondo principio della dinamica per dimostrare che $ Q $ si muoverà? Ho pensato ad un analogo gravitazionale: un massa che si trova ad una certa altezza rispetto al suolo (posto al potenziale 0) "può" muoversi solo verso il basso ma se lo farà effettivamente lo dirà solo il secondo principio analizzando la risultante delle forze. Giusto?
Grazie
Ho ragionato in questo modo:
Per motivi di simmetria e per le caratteristiche delle due $ q $ , il potenziale elettrostatico generato dalle due cariche puntiformi è nullo lungo tutto l'asse $ y $. L'energia potenziale elettrostatica di $ Q $ è quindi nulla in ogni punto di quest'asse. Dato che $ Q $ è inizialmente ferma, l'energia meccanica iniziale è nulla. A questo punto la carica potrà muoversi solo verso regioni in cui l'energia potenziale elettrostatica diminuisce (nel caso analizzato, diventa negativa) con conseguente aumento dell'energia cinetica in modo che, dalla compensazione delle due quantità, risulti un'energia meccanica finale nulla.
Ho utilizzato il principio di conservazione per dimostrare che $ Q $ "può muoversi" ma non che $ Q $ effettivamente "si muoverà". Non servirebbe il secondo principio della dinamica per dimostrare che $ Q $ si muoverà? Ho pensato ad un analogo gravitazionale: un massa che si trova ad una certa altezza rispetto al suolo (posto al potenziale 0) "può" muoversi solo verso il basso ma se lo farà effettivamente lo dirà solo il secondo principio analizzando la risultante delle forze. Giusto?
Grazie
Risposte
Affinché i punti sull'asse siano punti di equilibrio il gradiente del potenziale complessivo dato dalle 2 cariche su un qualunque punto dell'asse $y$ deve annullarsi.
Quindi si passerebbe comunque per la forza intendendola come l'opposto del gradiente dell'energia potenziale? Non interverrebbe quindi il principio di conservazione dell'energia meccanica...