Question

Шарик массой 10 г и зарядом 10 в минус 6 степени Кл подвешен на нити в однородном электрическом поле напряженностью 1000 Н/Кл. Найдите максимально возможную величину силы натяжения нити.

Answer 1

Дано:
$m$ = 10 г = 0.01 кг
$q = 10^{-6}$ Кл
$E$ = 1000 Н/Кл = 10³ Н/Кл
$g$ = 9.8 м/с² - ускорение свободного падения

Найти:
$T_{max} = ?$ 

Решение:
Представим себе шарик, висящий на нитке, прикрепленной к потолку. Тогда, сила натяжения нити направлена вверх, то есть по направлению к потолку. В то же время на шарик действует сила тяжести $F_g$, направленная вниз и сила со стороны электрического поля $F_e$. Все три силы должны уравновешивать друг друга. Значит, сила натяжения нити будет максимальна, если будет уравновешивать силу тяжести и силу со стороны электрического поля (для этого сила электрического поля акже должна быть направлена вниз):
$T_{max} = F_g + F_e$.
Осталось только вспомнить, как определяются эти силы и получить численное значение.
$F_g = mg$
$F_e = q E$
$T_{max} = mg + qE = 0.01 \cdot 9.8 + 10^{-6} \cdot 10^3 = 0.098 + 0.001 = 0.099 \; \text{H}$
Можно округлить до 0.1 Н.

Ответ: 0.1 Н.