クーロンの法則について

質問

電磁気学の問題で、
真空中において二つの小さな物体A・Bがr[m]を隔てて鉛直線上に置かれている。Aは固定されていて、Aの真下にBがある。物体A・Bはそれぞれ、質量Ma[Kg]、Mb[kg]をもち、電荷+qA[c]、-qB[c]を帯びている。
qA>0、qB>0とし、真空の誘電率をε０[F/m]とした時について。
無重力のもとでBを下向きの初速度v[m/s]で放った時、Bは下降を始めたが、途中で速度の向きが変わり上昇に転じた。この時の条件を表す式は？
という問題で、答えは　　1/2・Mb・v2乗＜qAqB/4πε0r でした。
疑問なのですが、無重力のもとで物体に力を加えたとき、その物体は加えられた力を時間・距離に関係せずにずっと同じ力を受けるのではないのですか？
SF映画などで宇宙空間で飛ばされた物体が永遠と飛ばされるような場面が見られますが、
qA、qB間に働く静電気力は距離に反比例するわけで、物体Bを放ち途中で向きを変え上昇するということは、物体Bにかかる力も何かに影響されて力が減衰したということになりますが、
無重力のもとで物体にかかる力は何に影響されて力が減衰しているのでしょうか。時間と共に力は減衰しているのでしょうか。

最近、物理・電磁気学を学び始めたばかりで、理解が浅いため不明点やあての外れた質問でしたら申し訳ありません。

回答No.2

asciiz · ベストアンサー

無重力・真空中において、一度ある方向に動かされた物体は、外力の無い限りずっと一方向に動き続けます。

で、この問題においては、

＞電荷+qA[c]、-qB[c]を帯びている。
＞qA>0、qB>0とし、

と書かれています。

正負の電荷を帯びた物体は、引き付け合います。それがクーロン力です。(正電荷同士、あるいは負電荷同士の物体は、反発します)

＞クーロンの法則
＞https://physnotes.jp/em/coulomb-law/

ただしAは固定されているとのことなので、クーロン力が働いてもAは動かずに、BがAに向かって引き付けられる、いわば重力があるような状態になっているわけです。

例えるならば、Aは地球、Bはテニスボール。
地表から空に向かってテニスボールを投げても、重力に引っ張られて落ちてきます。
問題にある「Bの速度の向きが変わった」っていうのはそれと一緒です。

もちろん、ある程度以上の速度で射出すれば、重力を振り切って宇宙空間に飛び出すことも可能な訳で、戻ってくるには回答のような条件式になる、と言うわけでしょう。

お礼

とても分かりやすい、かつ丁寧な説明をいただきありがとうございました。
例えが身近な出来事を用いてくださったお陰で理解することが出来ました。
貴重なお時間、返答に使っていただき感謝しています。
ありがとうございました。

回答No.1

hiro_1116

＞無重力のもとで物体に力を加えたとき、その物体は加えられた力を時間・距離に関係せずにずっと同じ力を受けるのではないのですか？
＞SF映画などで宇宙空間で飛ばされた物体が永遠と飛ばされるような場面が見られますが、

物体に力を加えないと同じ運動（等速運動）を続けます。「ずっと同じ力を受け続ける」から運動を続ける訳ではありません。

お礼

等速運動というワードをいただいたお陰で、その現象から紐付けることが出来ました。
貴重なお時間を返答に使っていただき感謝です。
ありがとうございました。