Question

На шовковій нитці висить металева кулька масою 10 г, якій надали заряд 18 мКл. Знизу до неї підносять другу кульку. Коли відстань між кульками становить 20 см, нитка рветься. Чому дорівнює заряд другої кульки, якщо нитка витримує максимальну силу натягу 400 мН? СРОЧНО ПЖ

Answer 1

Ответ:

q2 = 4.9 мкКл

Объяснение:

Дано:

m = 10 г = 0.01 кг

q1 = 18 мкКл = 18*10^(-6) Кл

r = 20 см = 0.2 м

Fmax = 400 мН = 0.4 Н

Знайти:

q2

Розв'язання:

F = k * (q1 * q2) / r^2, (формула електростатичної сили притягання)

k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2.

Підставляємо відомі значення:

F = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (18 * 10^(-6) Кл) * q2 / (0.2 м)^2 = 81 * q2 Н.

Fmax = m * g,

g = 9.8 м / с^2.

Підставляємо відомі значення:

Fmax = 0.01 кг * 9.8 м / с^2 = 0.098 Н.

F = Fmax, (рівняння рівноваги) або 81 * q2 = 0.4 Н. =>

=> q2 = 0.4 Н / 81 = 0.0049 Кл = 4.9 мкКл.

Відповідь: q2 = 4.9 мкКл.

Answer 2

Задача може бути вирішена за допомогою принципу рівноваги сил.

Ми маємо дві кульки, які знаходяться на відстані 20 см одна від одної. Кулька, яка висить на нитці, має заряд 18 мКл і масу 10 г. Завдяки електростатичному заряду, на цю кульку діє сила взаємодії з другою кулькою.

Максимальна сила натягу, яку нитка може витримати, становить 400 мН. Ця сила натягу відповідає силі тяжіння першої кульки і силі електростатичної взаємодії між кульками.

Сила тяжіння першої кульки може бути знайдена за формулою F = m * g, де m - маса кульки, g - прискорення вільного падіння. Підставляючи відомі значення, отримуємо:

F = 0.01 кг * 9.8 м/с² = 0.098 Н

Таким чином, сила електростатичної взаємодії між кульками дорівнює 0.098 Н.

Використовуючи принцип рівноваги сил, можемо записати рівняння:

F(електростатична) = F(тяжіння)

0.098 Н = k * (q1 * q2) / r²

Де k - електростатична стала, q1 і q2 - заряди першої і другої кульок, r - відстань між кульками.

Підставляючи відомі значення, отримуємо:

0.098 Н = (9 * 10^9 Н * м² / К²) * (18 * 10^(-6) Кл * q2) / (0.2 м)²

Розв'язуючи рівняння відносно q2, отримуємо:

q2 = (0.098 Н * (0.2 м)²) / (9 * 10^9 Н * м² / К² * 18 * 10^(-6) Кл)

q2 ≈ 0.24 Кл

Отже, заряд другої кульки становить приблизно 0.24 Кл.