Какова сила натяжения нити (см. рис. 20.1, б), если на шарик действует электрическое поле с силой 56 мн, а его объем
Какова сила натяжения нити (см. рис. 20.1, б), если на шарик действует электрическое поле с силой 56 мн, а его объем составляет 4 см3, а средняя плотность - 0,6 г/см3? Изображены силы f электричества вверх, f электричества вниз и f тяжести вниз.
Золотой_Лист 66
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся несколько формул и концепций из физики. Давайте начнем с формулы для плотности:\[\text{{Плотность}} = \frac{{\text{{Масса}}}}{{\text{{Объем}}}} \quad (1)\]
Мы знаем, что средняя плотность шарика составляет 0,6 г/см3. Подставляя данное значение в формулу (1), мы можем найти массу шарика.
\[0,6 \, \text{{г/см3}} = \frac{{\text{{Масса}}}}{{4 \, \text{{см3}}}}\]
\[\text{{Масса}} = 0,6 \, \text{{г/см3}} \times 4 \, \text{{см3}}\]
\[\text{{Масса}} = 2,4 \, \text{{г}} \quad (2)\]
Следующий шаг - найти силу тяжести на шарик. Для этого мы можем использовать формулу:
\[\text{{Сила тяжести}} = \text{{Масса}} \times \text{{Ускорение свободного падения}} \quad (3)\]
Для земного ускорения свободного падения мы можем использовать значение 9,8 м/с2. Подставляя массу шарика из формулы (2) и значение ускорения свободного падения, мы получим силу тяжести.
\[\text{{Сила тяжести}} = 2,4 \, \text{{г}} \times 9,8 \, \text{{м/с2}}\]
Теперь, когда у нас есть сила тяжести, мы можем найти силу натяжения нити. Она будет равна разности между силой тяжести и суммой сил электрического поля, действующих на шарик.
\[\text{{Сила натяжения нити}} = \text{{Сила тяжести}} - (\text{{Сила электричества вверх}} + \text{{Сила электричества вниз}}) \quad (4)\]
По условию задачи, сила электричества вверх и сила электричества вниз одинаковы и составляют 56 мН (миллиньютон). Подставляя значения в формулу (4), мы получим окончательный ответ.
\[\text{{Сила натяжения нити}} = (2,4 \, \text{{г}} \times 9,8 \, \text{{м/с2}}) - (56 \, \text{{мН}} + 56 \, \text{{мН}})\]