Какой угол с вертикалью составит нить, на которой висит шарик массой 24,5 мг, имеющий заряд 7 мкКл, если поместить его в горизонтальное электрическое поле с напряжённостью 35 В/м?
от

1 Ответ

дано:  
m = 24,5 мг = 24,5 * 10^(-6) кг (масса шарика)  
q = 7 мкКл = 7 * 10^(-6) Кл (заряд шарика)  
E = 35 В/м (напряженность электрического поля)  
g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения)  

найти:  
угол α, который нить образует с вертикалью.

решение:  
Когда шарик помещен в горизонтальное электрическое поле, на него действуют две силы:

1. Сила тяжести (F_g), направленная вниз:
F_g = m * g = 24,5 * 10^(-6) * 9.81 = 2.40345 * 10^(-5) Н.

2. Электрическая сила (F_e), действующая в горизонтальном направлении:
F_e = q * E = 7 * 10^(-6) * 35 = 2.45 * 10^(-4) Н.

Теперь рассмотрим систему сил на шарике. Нить создает силу натяжения (T), которая имеет две компоненты:

- Вертикальная компонента (T_y) равна силе тяжести:
T_y = F_g = 2.40345 * 10^(-5) Н.

- Горизонтальная компонента (T_x) равна электрической силе:
T_x = F_e = 2.45 * 10^(-4) Н.

Используя тригонометрию, можно записать:

tan(α) = T_x / T_y.

Подставим известные значения:

tan(α) = (2.45 * 10^(-4)) / (2.40345 * 10^(-5)).

Выполним вычисления:

tan(α) ≈ 10.19.

Теперь найдем угол α:

α = arctan(10.19).

Приблизительно:

α ≈ 84.87°.

ответ:  
Угол между нитью и вертикалью составит примерно 84.87°.
от