3.15. Какая сила натяжения нити возникает, когда шарик, имеющий массу 25 мг и заряд 7 мкКл, отклоняется от вертикали

Евгения_505

7

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать законы электростатики и механики. Стратегия состоит в том, чтобы сначала определить силы, действующие на шарик, а затем использовать второй закон Ньютона, чтобы найти силу натяжения нити.

Дано:
Масса шарика, m = 25 мг = 25 * 10^-6 кг
Заряд шарика, q = 7 мкКл = 7 * 10^-6 Кл
Напряженность электрического поля, E = 35 В/м

1. Определение силы электрического поля:
Сила электрического поля, F_e = q * E
Подставляя значения, получаем:
F_e = (7 * 10^-6 Кл) * (35 В/м)

2. Определение силы тяжести:
Сила тяжести, F_g = m * g
где g - ускорение свободного падения, принимаем его равным 9,8 м/с^2
Подставляя значения, получаем:
F_g = (25 * 10^-6 кг) * (9,8 м/с^2)

3. Определение силы натяжения нити:
Поскольку шарик находится в состоянии равновесия под действием электрического поля и силы тяжести, сумма этих сил равна нулю.
F_t - F_g - F_e = 0
F_t = F_g + F_e

Подставляя значения, получаем:
F_t = (25 * 10^-6 кг) * (9,8 м/с^2) + (7 * 10^-6 Кл) * (35 В/м)

4. Вычисление результата:
Подставив числовые значения, получим значение силы натяжения нити.

F_t = 245 * 10^-6 Н + 245 * 10^-6 Н = 490 * 10^-6 Н = 490 мкН

Ответ: Сила натяжения нити, возникающая при максимальном отклонении шарика составляет 490 мкН.