Вопрос: Две капли воды с одинаковыми зарядами находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Какой заряд у каждой капли, если сила отталкивания между ними составляет 8,1 мкН?

Дано:

• Расстояние между каплями: 5 см
• Сила отталкивания: 8,1 мкН

Решение:

Физика 10 класс Электрические заряды и силы физика 10 класс электрические заряды капли воды сила отталкивания закон Кулона расстояние между зарядами расчет заряда электростатика физические задачи Coulomb's law Новый

Для решения данной задачи воспользуемся законом Кулона, который описывает силу взаимодействия между электрическими зарядами. Закон Кулона формулируется следующим образом:

F = k * (|q1 * q2|) / r²

где:

• F - сила взаимодействия между зарядами (в данном случае отталкивания);
• k - электрическая постоянная, равная примерно 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²;
• q1 и q2 - величины зарядов (в нашем случае они равны, поэтому обозначим их как q);
• r - расстояние между зарядами.

Из условия задачи нам известны:

• Сила отталкивания F = 8,1 мкН = 8,1 * 10^-6 Н;
• Расстояние между каплями r = 5 см = 0,05 м.

Подставим известные значения в формулу закона Кулона:

8,1 * 10^-6 = (8,99 * 10^9) * (q * q) / (0,05)²

Упрощаем уравнение:

8,1 * 10^-6 = (8,99 * 10^9) * (q²) / 0,0025

Перемножим обе стороны уравнения на 0,0025:

8,1 * 10^-6 * 0,0025 = 8,99 * 10^9 * q²

Теперь посчитаем левую часть:

8,1 * 10^-6 * 0,0025 = 2,025 * 10^-8

Таким образом, у нас получается:

2,025 * 10^-8 = 8,99 * 10^9 * q²

Теперь выразим q²:

q² = (2,025 * 10^-8) / (8,99 * 10^9)

Посчитаем правую часть:

q² ≈ 2,25 * 10^-18

Теперь найдем q, взяв квадратный корень:

q ≈ √(2,25 * 10^-18) ≈ 1,5 * 10^-9 Кл

Таким образом, заряд каждой капли воды составляет приблизительно:

1,5 нКл (нанокулон)