Дано:
Заряд первого шарика, q1 = 3 нК = 3 * 10^-9 Кл
Заряд второго шарика, q2 = 7 нК = 7 * 10^-9 Кл
Расстояние между шариками, r = 80 см = 0.8 м
Постоянная Кулона, k = 8.99 * 10^9 Н*м^2/C^2
а) Шарики притягиваются или отталкиваются? Обоснуйте свой ответ.
Для определения направления взаимодействия шариков используем закон Кулона: шарики притягиваются, если заряды разных знаков, и отталкиваются, если заряды одинакового знака. В данном случае, так как заряды шариков имеют разные знаки (один шарик положительно заряжен, а другой - отрицательно), то шарики будут притягиваться.
б) С какими по модулю силами взаимодействуют шарики?
Сила взаимодействия между шариками определяется законом Кулона:
F = k * |q1 * q2| / r^2
Решение:
F = 8.99 * 10^9 * |3 * 10^-9 * 7 * 10^-9| / 0.8^2
F = 8.99 * 10^9 * 21 * 10^-18 / 0.64
F = 191.79 * 10^-9 / 0.64
F ≈ 299.67 * 10^-9 Н
F ≈ 3.0 * 10^-7 Н
Ответ:
а) Шарики притягиваются.
б) Модуль силы взаимодействия шариков составляет примерно 3.0 * 10^-7 Н
в) Во сколько раз по модулю изменятся силы взаимодействия шариков, если привести их в соприкосновение, а потом развести на прежнее расстояние?
После соприкосновения и разведения на прежнее расстояние оба шарика будут иметь одинаковый заряд, равный q' = q1 + q2 = 3 * 10^-9 + 7 * 10^-9 = 10 * 10^-9 = 10 нК = 10 * 10^-9 Кл
Новая сила взаимодействия:
F' = 8.99 * 10^9 * |10 * 10^-9 * 10 * 10^-9| / 0.8^2
F' = 8.99 * 10^9 * 100 * 10^-18 / 0.64
F' = 899 * 10^-9 / 0.64
F' ≈ 1405.47 * 10^-9 Н
F' ≈ 1.41 * 10^-6 Н
Ответ:
После приведения шариков в соприкосновение и последующего разведения на прежнее расстояние сила взаимодействия увеличится примерно в 4.7 раза и составит примерно 1.41 * 10^-6 Н