Каковы заряды шариков, если заряженный шарик массой m подвешен на нити длиной l и, когда другой заряженный шарик

Лунный_Шаман

55

Давайте рассмотрим эту задачу пошагово.

1. Сначала, давайте обратимся к закону Кулона, который говорит нам о силе взаимодействия между двумя точечными зарядами. Закон Кулона выражается следующей формулой:

\[
F = \frac{{k \cdot q_1 \cdot q_2}}{{r^2}}
\]

Где:
- F - это сила взаимодействия между зарядами,
- k - это постоянная Кулона, которая равна приблизительно \(8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\),
- \(q_1\) и \(q_2\) - заряды шариков,
- r - расстояние между зарядами.

2. Согласно условию задачи, когда второй заряженный шарик помещается под первым на расстоянии \(l\), сила натяжения нити не изменяется. Это означает, что вертикальная компонента силы натяжения нити компенсирует силу притяжения между двумя зарядами.

3. Теперь, давайте рассмотрим диаграмму для понимания сил, действующих на первый шарик:

\[
\begin{array}{|c|c|}
\hline
\text{Сила натяжения нити} & \text{Сила притяжения} \\
\hline
\uparrow & \downarrow \\
\hline
\end{array}
\]

Согласно третьему закону Ньютона, эти две силы должны быть равны по величине и противоположны по направлению. Поскольку сила натяжения нити направлена вверх, это значит, что сила притяжения также должна быть направлена вниз.

4. Мы знаем, что сила притяжения равна силе взаимодействия между зарядами, так как сила притяжения и сила взаимодействия между зарядами являются равными и противоположными. Поэтому можем записать:

\[
\frac{{k \cdot q_1 \cdot q_2}}{{l^2}} = m \cdot g
\]

Где:
- \(m\) - масса первого шарика,
- \(g\) - ускорение свободного падения.

Здесь мы заменили расстояние \(r\) на длину нити \(l\), так как шарики находятся друг под другом.

5. Чтобы найти значения зарядов \(q_1\) и \(q_2\), мы должны знать значения массы \(m\) и длины нити \(l\), а также ускорение свободного падения \(g\). После подстановки этих значений в уравнение, мы можем решить его и получить искомые заряды шариков.

Будьте готовы использовать описанныи выше шаги при решении аналогичных задач, так как они могут быть полезными для понимания взаимодействия между зарядами.