Question

Два одинаковых металлических шарика с начальным зарядами q1=-200нКл и q2=+50нКл привели в соприкосновение и вернули в первоначальное положение (r =r*) Во сколько раз изменилась сила Кулоновского взаимодеиствия?

Answer 1

Ответ:

При соприкосновении металлические шарики обмениваются зарядами так, что в конечном итоге их заряды становятся равными и противоположными: q1' = -q2' = (200 - 50) нКл = 150 нКл. При этом расстояние между шариками остается прежним, то есть r' = r*.

Сила Кулоновского взаимодействия между зарядами определяется формулой:

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

где k - постоянная Кулона, r - расстояние между зарядами, q1 и q2 - их заряды.

Из формулы видно, что сила Кулоновского взаимодействия пропорциональна зарядам зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Поэтому при замене зарядов на противоположные сила взаимодействия между шариками не меняется, то есть сила не изменилась. Ответ: сила не изменилась.

Объяснение:

Answer 2

Изменение силы Кулоновского взаимодействия между двумя заряженными объектами после их соприкосновения можно рассмотреть с помощью закона сохранения заряда.

Закон сохранения заряда утверждает, что общий заряд в системе остается неизменным. Поэтому, если два заряженных объекта с суммарным зарядом q1 + q2 соприкасаются и потом возвращаются в исходное положение, суммарный заряд системы остается прежним.

В данном случае: q1 = -200 нКл q2 = +50 нКл

Суммарный заряд системы q_total = q1 + q2 q_total = (-200 нКл) + (50 нКл) q_total = -150 нКл

После соприкосновения заряды q1 и q2 распределятся равномерно между шариками, так как они одинаковые. Таким образом, каждый из них будет иметь заряд -75 нКл.

Теперь мы можем рассчитать силу Кулоновского взаимодействия до и после соприкосновения:

Для начальной силы до соприкосновения (F_initial) мы используем исходные заряды q1 и q2:

F_initial = (k * |q1 * q2|) / r^2

Для конечной силы после соприкосновения (F_final) мы используем заряды после соприкосновения:

F_final = (k * |(-75 нКл) * (-75 нКл)|) / r^2

Здесь k - постоянная Кулона (k ≈ 8.99 * 10^9 Н·м^2/Кл^2), r - расстояние между шариками до и после соприкосновения.

Теперь, чтобы найти отношение F_initial к F_final, мы делим F_initial на F_final:

Отношение = F_initial / F_final = [(k * |q1 * q2|) / r^2] / [(k * |(-75 нКл) * (-75 нКл)|) / r^2]

Заметим, что постоянная Кулона k и расстояние r^2 сокращаются:

Отношение = (|q1 * q2|) / (|(-75 нКл) * (-75 нКл)|)

Теперь мы можем рассчитать это отношение:

Отношение = (|(-200 нКл) * (+50 нКл)|) / (|(-75 нКл) * (-75 нКл)|)

Отношение = (200 нКл * 50 нКл) / (75 нКл * 75 нКл)

Отношение = 10000 / 5625

Отношение ≈ 1.7778

Итак, сила Кулоновского взаимодействия увеличилась примерно в 1.7778 раз после соприкосновения двух шариков.