Два одинаковых проводящих шарика с зарядами q1=60 нКл и q2= −20 нКл находятся на некотором расстоянии друг от друга. Их приводят в соприкосновение и разводят на прежнее расстояние. На сколько процентов уменьшится сила взаимодействия между зарядами?
от

1 Ответ

дано:  
q1 = 60 нКл = 60 * 10^-9 Кл,  
q2 = -20 нКл = -20 * 10^-9 Кл.

найти:  
На сколько процентов уменьшится сила взаимодействия между зарядами после соприкосновения?

решение:  
Сначала найдем первоначальную силу взаимодействия F1 до соприкосновения. Сила взаимодействия определяется законом Кулона:

F1 = k * (|q1 * q2|) / r²,

где k - постоянная Кулона.

Подставим значения для F1:

F1 = k * (|60 * 10^-9 * (-20 * 10^-9)|) / r² = k * (1200 * 10^-18) / r².

После соприкосновения заряды перераспределяются. Так как шарики одинаковые, общий заряд после соприкосновения будет равен:

q_total = q1 + q2 = 60 * 10^-9 + (-20 * 10^-9) = 40 * 10^-9 Кл.

После соприкосновения каждый шарик получит равные по величине заряды:

q' = q_total / 2 = (40 * 10^-9) / 2 = 20 * 10^-9 Кл.

Теперь найдем новую силу взаимодействия F2 между шарами после соприкосновения и разведения на прежнее расстояние:

F2 = k * (|q' * q'|) / r² = k * (|20 * 10^-9 * 20 * 10^-9|) / r² = k * (400 * 10^-18) / r².

Теперь вычислим, во сколько раз изменилась сила взаимодействия:

отношение F2 к F1:

F2 / F1 = (k * (400 * 10^-18) / r²) / (k * (1200 * 10^-18) / r²) = 400 / 1200 = 1/3.

Теперь найдем, насколько уменьшилась сила взаимодействия. Уменьшение силы можно найти так:

уменьшение = (F1 - F2) / F1 * 100%.

Теперь подставим известные значения:

уменьшение = (1 - 1/3) / 1 * 100% = (2/3) * 100% ≈ 66,67%.

ответ:  
Сила взаимодействия между зарядами уменьшится примерно на 66,67%.
от