Дано:
Длина нитей: L = 12 см = 0.12 м
Масса шариков: m = 1 г = 0.001 кг
Угол отклонения: θ = 45 градусов = π/4 рад
Ускорение свободного падения: g ≈ 9.81 м/с^2
Найти:
1. Электростатическую силу отталкивания между шариками.
2. Силу тяготения между шариками.
3. Величину зарядов шариков.
Решение:
1. Электростатическая сила отталкивания между двумя заряженными шариками определяется как F_el = k * |q|^2 / r^2, где q - заряд шарика, k - постоянная Кулона (8.99 * 10^9 Н*м^2/Кл^2), r - расстояние между шариками. Так как угол отклонения 45 градусов, то r = L/2 = 0.06 м.
2. Сила тяготения между шариками равна F_grav = m * g.
3. При равновесии электростатической силы и силы тяготения имеем F_el = F_grav:
k * |q|^2 / (0.06)^2 = m * g.
Так как оба шарика одинаковые, то можно записать:
2 * k * |q|^2 / (0.06)^2 = m * g,
|q| = √(m * g * (0.06)^2 / (2 * k)).
Подставляем значения и находим величину заряда:
|q| = √(0.001 * 9.81 * (0.06)^2 / (2 * 8.99 * 10^9)) ≈ 3.36 * 10^-7 Кл.
Ответ:
1. Электростатическая сила отталкивания между шариками составляет примерно 3.36 * 10^-7 Н.
2. Сила тяготения между шариками равна 0.001 * 9.81 ≈ 9.81 мН.
3. Величина зарядов шариков примерно 3.36 * 10^-7 Кл.