Дано: q1 = 4 нКл, q2 = 16 нКл, q3 = 6 нКл, L = 18 см = 0,18 м
а) Сначала найдем силы взаимодействия между шариками на концах стержня:
F = k * |q1 * q2| / r^2
где k - постоянная Кулона, равная 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2
Подставляем данные:
F1 = 9 * 10^9 * |4 * 16 * 10^-9| / (0,18 / 2)^2
F1 = 9 * 10^9 * 64 * 10^-9 / 0,09
F1 = 576 / 0,09
F1 = 6400 Н
F2 = 9 * 10^9 * |6 * 16 * 10^-9| / (0,18)^2
F2 = 9 * 10^9 * 96 * 10^-9 / 0,0324
F2 = 864 / 0,0324
F2 = 26666,67 Н
б) Теперь найдем расстояние от шарика с зарядом 6 нКл до шарика с зарядом 3 нКл, чтобы третий шарик находился в равновесии.
Let x - расстояние от q3 до q1
Тогда расстояние от q3 до q2 будет 0,18 - x
Теперь используем равенство сил:
F1 = F2
9 * 10^9 * |4 * 6 * 10^-9| / x^2 = 9 * 10^9 * |6 * 16 * 10^-9| / (0,18 - x)^2
3 * 10^-7 / x^2 = 2,88 * 10^-6 / (0,18 - x)^2
x = 0,06 м
Ответ: x = 6 см
в) Теперь найдем силу взаимодействия между ближайшими шариками q1 и q3:
F3 = 9 * 10^9 * |4 * 6 * 10^-9| / (0,06)^2
F3 = 9 * 10^9 * 24 * 10^-9 / 0,0036
F3 = 216 / 0,0036
F3 = 60000 Н
Ответ:
а) Силы взаимодействия шариков на концах стержня: F1 = 6400 Н, F2 = 26666,67 Н
б) Расстояние от шарика с зарядом 3 нКл до третьего шарика: x = 6 см
в) Сила взаимодействия между ближайшими шариками: F3 = 60000 Н