Задача по физике Два шарика массами по m =1 мг подвешены на шелковых нитях длиной l = 1 м в одной точке. При сообщении шарикам зарядов они разошлись на r = 4 см. Определить заряд каждого шарика и силу их электростатического отталкивания

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи воспользуемся законом Кулона, который гласит:

F = k (q1 q2) / r^2

Где F - сила отталкивания между шариками, k - постоянная Кулона (8.99 * 10^9 Н•м^2/C^2), q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между шариками.

Из условия задачи известно, что массы шариков равны m = 1 мг = 0.001 г = 0.000001 кг, длина нити l = 1 м = 100 см, расстояние между шариками r = 4 см = 0.04 м.

Поскольку шарики одинаковы, их массы и длины нитей также равны, следовательно, заряд каждого шарика одинаков и обозначим его как q.

Теперь можем записать уравнение:

k (q^2) / r^2 = m g

где g - ускорение свободного падения (приблизительно примем его равным 9.81 м/с^2).

Подставляем известные значения:

8.99 10^9 (q^2) / (0.04)^2 = 0.000001 * 9.81

8.99 10^9 (q^2) / 0.0016 = 0.00000981

(q^2) / 0.0016 = 1.09 * 10^-12

q^2 = 1.09 10^-12 0.0016

q^2 = 1.744 * 10^-15

q = sqrt(1.744 10^-15) ≈ 1.32 10^-7 Кл

Таким образом, заряд каждого шарика составляет примерно 1.32 * 10^-7 Кл.

Теперь найдем силу их электростатического отталкивания:

F = k * (q^2) / r^2

F = 8.99 10^9 (1.32 10^-7)^2 / (0.04)^2 ≈ 3.68 10^-3 Н

Следовательно, сила электростатического отталкивания между шариками примерно равна 3.68 * 10^-3 Н.