Условие:
6.1.9. Два одинаково заряженных шарика массы $m$, подвешенных в одной точке на нитях длины $l$, разошлись так, что угол между нитями стал прямым. Определите заряд шариков.
Решение:
Положением равновесия будет являться такая точка, в которой действие кулоновских сил скомпенсированно. При этом устойчивым будет положение, в котором небольшое смещение вызывает разность сил, возвращающую заряд в положение равновесия. Неустойчивым - то, в котором разность сил выведет заряд из положения равновесия.
Введём ось x, направленную от $q_1$ к $q_2$ и имеющую 0 в точке $q_1$, и найдём положение равновесия:
$\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_1q}{x^2}-\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_2q}{(l-x)^2}=0$
$\frac{q_1}{x^2}-\frac{q_2}{(l-x)^2}=0$
$\frac{\sqrt{q_1}}{x}=\frac{\sqrt{q_2}}{l-x}$
$x=\frac{\sqrt{q_1}}{\sqrt{q_1}+\sqrt{q_2}} \cdot l$
В случае отклонения положительного заряда из положения равновесия, например, в сторону $q_2$ сила отталкивания между $q_2$ и $q$ будет возрастать, а сила отталкивания между $q_1$ и $q$ - убывать. Таким образом, заряд будет стремиться вернуться в положение равновесия. В случае отрицательного заряда - всё наоборот ($q$ притянется к $q_2$)