Дано:
m1 = 5 г = 0.005 кг
q1 = 60 нКл = 60 * 10^(-9) Кл
q2 = 120 нКл = 120 * 10^(-9) Кл
r = 0.1 м
а) Найти: силы взаимодействия между шариками.
Решение:
Сила взаимодействия между шариками по закону Кулона:
F = k * |q1 * q2| / r^2,
где k - постоянная Кулона, k ≈ 9 * 10^9 Н*м^2/Кл^2.
Вычислим F:
F = 9 * 10^9 * |60 * 10^(-9) * 120 * 10^(-9)| / 0.1^2
F = 648 * 10^(-18) / 0.01
F = 6.48 * 10^(-16) Н.
б) Найти: сила натяжения нити, если заряды шариков имеют одинаковые знаки.
Решение:
Сила натяжения нити равна сумме силы тяжести и силы отталкивания:
T = F + mg,
где g ≈ 9.8 м/с^2.
Вычислим T:
T = 6.48 * 10^(-16) + 0.005 * 9.8
T ≈ 6.48 * 10^(-16) + 0.049
T ≈ 0.049000000648 Н.
в) Найти: увеличение заряда шарика на изолированной ручке, чтобы сила натяжения нити стала равной нулю.
Решение:
Для того чтобы сила натяжения нити стала равной нулю, сила Кулона должна быть равна силе тяжести:
F = mg.
Тогда:
9 * 10^9 * |(60 + Δq) * 120 * 10^(-9)| / 0.1^2 = 0.005 * 9.8.
Δq = (0.005 * 9.8 * 0.01^2) / (9 * 120)
Δq ≈ 4.08 * 10^(-10) Кл.