Как изменится модуль силы взаимодействия двух маленьких металлических шариков, если они заряжены зарядами +2 нКл и -10 нКл, если их привели в соприкосновение, а затем раздвинули на прежнее расстояние? (Ответ: уменьшился в 1,25 раза)

Физика 11 класс Электростатика физика 11 класс сила взаимодействия металлические шарики заряды соприкосновение расстояние уменьшение силы закон Кулона электрические заряды взаимодействие зарядов Новый

Для того чтобы ответить на заданный вопрос, необходимо рассмотреть несколько этапов, связанных с изменением зарядов шариков и их взаимодействием.

Сначала определим начальные заряды двух маленьких металлических шариков:

• Шарик 1: заряд +2 нКл
• Шарик 2: заряд -10 нКл

Сила взаимодействия между двумя заряженными телами определяется законом Кулона, который гласит:

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

где:

• F - сила взаимодействия;
• k - коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона);
• q1 и q2 - заряды взаимодействующих тел;
• r - расстояние между ними.

Изначально, подставляя значения зарядов, мы получаем:

F_initial = k * |2 нКл * (-10 нКл)| / r^2 = k * 20 нКл^2 / r^2

Теперь рассмотрим ситуацию, когда шарики приводятся в соприкосновение. При этом происходит перераспределение зарядов между ними. В результате, после соприкосновения, общий заряд делится поровну между двумя шариками:

q_total = +2 нКл + (-10 нКл) = -8 нКл

После соприкосновения каждый шарик будет иметь заряд:

q_new = -8 нКл / 2 = -4 нКл

Теперь, когда шарики раздвинуты на прежнее расстояние, сила взаимодействия между ними будет рассчитываться по той же формуле:

F_new = k * |-4 нКл * (-4 нКл)| / r^2 = k * 16 нКл^2 / r^2

Теперь сравним новые и старые значения силы:

F_initial = k * 20 нКл^2 / r^2

F_new = k * 16 нКл^2 / r^2

Теперь найдем отношение новой силы к старой:

F_new / F_initial = (k * 16 нКл^2 / r^2) / (k * 20 нКл^2 / r^2) = 16 / 20 = 0,8

Это означает, что новая сила взаимодействия составляет 80% от первоначальной силы. Следовательно, модуль силы уменьшился в:

1 / 0,8 = 1,25

Таким образом, модуль силы взаимодействия двух шариков уменьшился в 1,25 раза после их соприкосновения и последующего раздвижения на прежнее расстояние.