Одинаковые шарики массой по 0,2 г подвешены на нити так, как показано на рисунке. Расстояние между шариками ВС = 3 см. Найти силу натяжения нити на участках АВ и ВС, если шарикам сообщили одинаковые по модулю заряды по 10 нКл. Рассмотреть случаи:
А) заряды одноименные;
Б) заряды разноименные.
от

1 Ответ

Дано: масса шариков m = 0,2 г = 0,0002 кг, расстояние между шариками ВС r = 0,03 м, заряды q = 10 нКл = 10×10^-9 Кл

А) Заряды одноименные

1. Найдем силу притяжения между шариками по закону Кулона:
F = k * |q|^2 / r^2, где k - постоянная Кулона (k ≈ 9*10^9 Н*м^2/Кл^2)

F = 9*10^9 * (10*10^-9)^2 / (0,03)^2 = 9*10^9 * 10^-16 / 0,0009 = 9*10^-3 / 0,0009 = 10 мН

2. Так как шарики находятся в равновесии, то сила натяжения нити на участке ВС равна силе притяжения между шариками:
T_вс = 10 мН

3. На участке АВ сила натяжения нити равна силе натяжения между шариками плюс силе тяжести шарика:
T_ав = 10 мН + m * g = 10 мН + 0,0002 кг * 9,8 Н/кг = 10 мН + 0,00196 Н = 4 мН

Итак, сила натяжения нити на участках АВ и ВС при одноименных зарядах равна 4 мН и 10 мН соответственно.

Б) Заряды разноименные

1. Найдем силу отталкивания между шариками по закону Кулона:
F = k * |q|^2 / r^2 = 9*10^9 * (10*10^-9)^2 / 0,03^2 = 9*10^-3 / 0,0009 = 10 мН

2. Так как шарики находятся в равновесии, то сила натяжения нити на участке ВС равна модулю силы притяжения между шариками:
T_вс = 10 мН

3. На участке АВ сила натяжения нити равна модулю разности силы притяжения и силы тяжести шарика:
T_ав = |10 мН - 0,00196 Н| = 10 мН - 0,00196 Н = 4 мН

Итак, сила натяжения нити на участках АВ и ВС при разноименных зарядах равна 4 мН и 10 мН соответственно.
от