Question

Тонкая шелковая нить выдерживает максимальное натяжение 10 мН. На этой нити подвешен шарик массы 0,6 г, имеющий положительный заряд 12нКл. Снизу в направлении линии к нему подносят шарик, имеющий отрицательный заряд -3нКл. При каком расстоянии между шариками нить разорвется?

Answer 1

Дано:
T=10*10^-3 Н.
m=0,6*10^-3 кг.
q1=11*10^-9 Кл.
q2=-13*10^-9 Кл.
r=?
-------------------------
Решение:
Шарик подвешен на нити, сверху на него действует сила натяжения нити, снизу - сила тяжести, а когда подносят отрицательно заряженный шарик - то и Кулоновская сила. (Т.к. разноименно заряженные тела притягиваются).

Запишем второй закон Ньютона для данной системы:

$T=m*g+F$

При силе натяжения нити T она оборвется.

Где F - Кулоновская сила, формула которой:
$F=k* \frac{|q1|* |q2|}{ r^{2} }$

Где k - коэффициент Кулона равный k=9*10^9 Н*м^2/Кл^2.

Заряды берем по модулю.

Выражаем r:
$T-m*g= \frac{k*q1*q2}{ r^{2} }$
$(T-mg) r^{2} =kq1q2$
$r= \sqrt{ \frac{kq1q2}{T-mg} }$

Считаем:
r=√((9*10^9*11*10^-9*13*10^-9)/(10*10^-3*0,6*10^-3*10))=0,018 м.
Либо r=18 мм.
Ответ: r=18 мм