Каково отношение модулей сил взаимодействия двух одинаковых металлических шариков с зарядами 9·10 -8 Кл и -3·10 -8 Кл до и после их соприкосновения, если они были разведены на прежнее расстояние?

Физика 10 класс Электрические заряды и силы взаимодействия отношение модулей сил металлические шарики заряды 9·10 -8 Кл заряды -3·10 -8 Кл соприкосновение шариков физика взаимодействия силы взаимодействия шариков Новый

Для решения данной задачи нам необходимо рассмотреть два момента: взаимодействие шариков до их соприкосновения и взаимодействие после соприкосновения.

Шаг 1: Сила взаимодействия до соприкосновения

Сначала найдем силу взаимодействия между двумя заряженными шариками до их соприкосновения. Сила электростатического взаимодействия между двумя зарядами определяется законом Кулона:

F = k * |q1 * q2| / r^2

где:

• F — сила взаимодействия;
• k — коэффициент пропорциональности (приблизительно равен 9 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• q1 и q2 — заряды шариков;
• r — расстояние между центрами шариков.

Подставим значения:

q1 = 9 * 10^-8 Кл

q2 = -3 * 10^-8 Кл

Сила будет равна:

F1 = k * |9 * 10^-8 * -3 * 10^-8| / r^2

Так как заряды имеют разные знаки, сила будет притягивающей, но мы рассматриваем только модуль.

Шаг 2: Сила взаимодействия после соприкосновения

Теперь рассмотрим ситуацию после соприкосновения. При соприкосновении заряды перераспределяются, так как шарики одинаковые. Общий заряд будет:

q_total = q1 + q2 = 9 * 10^-8 + (-3 * 10^-8) = 6 * 10^-8 Кл

После соприкосновения оба шарика будут иметь равный заряд:

q' = q_total / 2 = (6 * 10^-8) / 2 = 3 * 10^-8 Кл

Теперь найдем силу взаимодействия между шариками после соприкосновения:

F2 = k * |q' * q'| / r^2

Подставим значение заряда:

F2 = k * |3 * 10^-8 * 3 * 10^-8| / r^2

Шаг 3: Сравнение сил взаимодействия

Теперь мы можем найти отношение сил:

R = F2 / F1

Подставим значения:

F1 = k * |9 * 10^-8 * -3 * 10^-8| / r^2

F2 = k * |3 * 10^-8 * 3 * 10^-8| / r^2

Таким образом, отношение будет:

R = (k * |3 * 10^-8 * 3 * 10^-8| / r^2) / (k * |9 * 10^-8 * -3 * 10^-8| / r^2)

Упрощая, получаем:

R = (3 * 3) / (9 * -3) = 9 / -27 = -1/3

Так как мы рассматриваем только модуль, получаем:

|R| = 1/3

Таким образом, отношение модулей сил взаимодействия двух шариков до и после их соприкосновения равно 1/3.