Question

7. Заряженный шарик массой 1г и зарядом +0,3 мкКл подвешен на невесомой нерастяжимой нити. На каком расстоянии следует поместить снизу такой же шарик с отрицательным зарядом, чтобы сила натяжения нити увеличилась вдвое?​

Answer 1

Ответ:

=

Объяснение:

Сила натяжения нити равна силе электростатического притяжения между шариками. Пусть расстояние между шариками равно r. Тогда сила притяжения между шариками будет:

F = k * (q1 * q2) / r^2

где k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды шариков.

Если поместить второй шарик на расстоянии 2r от первого, то сила притяжения станет:

F' = k * (q1 * q2) / (2r)^2 = k * (q1 * q2) / 4r^2

Так как сила натяжения нити увеличилась вдвое, то:

F' = 2F

k * (q1 * q2) / 4r^2 = 2 * k * (q1 * q2) / r^2

Переносим все члены уравнения в одну часть и сокращаем заряды:

1 / r^2 - 1 / (4r^2) = 1 / r^2 * 3/2

3 / 4r^2 = 1 / 2r^2

r = sqrt(6) / 2 ≈ 1,225 см

Ответ: чтобы сила натяжения нити увеличилась вдвое, второй шарик нужно поместить на расстоянии sqrt(6) / 2 ≈ 1,225 см от первого.

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон Кулона для электростатических сил и уравновешенность натяжения нити силой притяжения между двумя заряженными шариками.

Пусть расстояние между первым и вторым шариками равно x.

Сила электростатического отталкивания между двумя заряженными шариками определяется законом Кулона:

F = k * (q1 * q2) / r^2,

где F - сила, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2), q1 и q2 - заряды первого и второго шариков соответственно, r - расстояние между шариками.

Сила натяжения нити будет равна двукратной силе тяжести шарика:

T = 2 * m * g,

где T - сила натяжения нити, m - масса шарика (1 г = 0,001 кг), g - ускорение свободного падения (примем его равным 9,8 м/с^2).

Также мы знаем, что заряд первого шарика q1 = +0,3 мкКл.

Зная все эти данные, мы можем составить уравнение для силы натяжения нити и силы электростатического отталкивания:

2 * m * g = k * (q1 * q2) / r^2.

Подставим известные значения:

2 * 0,001 * 9,8 = (9 * 10^9) * (0,3 * 10^(-6)) * q2 / x^2.

Упростим уравнение:

0,0196 = 2,7 * 10^3 * q2 / x^2.

Теперь найдем расстояние x:

x^2 = (2,7 * 10^3 * q2) / 0,0196.

x = √((2,7 * 10^3 * q2) / 0,0196).

Окончательный ответ будет зависеть от заряда второго шарика q2. Если вы предоставите значение заряда второго шарика, я смогу вычислить конечный ответ.