Каково по модулю отношение заряда небольшого отрицательно заряженного шарика к его массе, если он движется по окружности радиусом 30 см под действием электрической силы от точечного заряда 5 нКл, при угловой скорости вращения 5 рад/с? Предполагается, что на шарик не действуют другие силы.

Физика 11 класс Электрические поля и силы физика 11 класс заряд отрицательно заряженный шарик масса движение по окружности радиус 30 см электрическая сила точечный заряд 5 нКл угловая скорость 5 рад/с отношение заряда к массе силы круговое движение Новый

Давайте разберем этот интересный вопрос шаг за шагом! Мы хотим найти отношение заряда шарика к его массе, и для этого нам нужно использовать некоторые физические формулы. Это будет увлекательное путешествие в мир электрических сил и кругового движения!

Шаг 1: Найдем центростремительное ускорение шарика.

• Центростремительное ускорение (a) можно найти по формуле: a = ω² * r,
• где ω - угловая скорость (5 рад/с),
• r - радиус окружности (0.3 м).

Подставляем значения:

• a = (5)² * 0.3 = 25 * 0.3 = 7.5 м/с².

Шаг 2: Найдем силу, действующую на шарик.

• Сила, действующая на шарик, равна центростремительной силе (F): F = m * a,
• где m - масса шарика.

Шаг 3: Найдем электрическую силу.

• Электрическая сила (F_e) между двумя зарядами можно найти по формуле: F_e = k * |q1 * q2| / r²,
• где k - электрическая постоянная (примерно 9 * 10^9 Н·м²/Кл²),
• q1 - заряд точечного заряда (5 нКл = 5 * 10^-9 Кл),
• q2 - заряд шарика (недостаточно информации, но мы можем обозначить его как q),
• r - расстояние между зарядами (0.3 м).

Подставляем значения для F_e:

• F_e = (9 * 10^9) * (5 * 10^-9) * |q| / (0.3)².

Шаг 4: Приравняем силы.

• Так как шарик движется по окружности, центростремительная сила равна электрической силе: m * a = F_e.
• Подставляем выражения: m * 7.5 = (9 * 10^9) * (5 * 10^-9) * |q| / (0.3)².

Шаг 5: Найдем отношение заряда к массе.

• Отношение |q| / m = (9 * 10^9) * (5 * 10^-9) / (0.3)² * (1 / 7.5).

Теперь подставим значения и посчитаем:

• |q| / m = (9 * 10^9 * 5 * 10^-9) / (0.09 * 7.5).
• |q| / m = (45 / 0.675) ≈ 66.67 Кл/кг.

Ответ: По модулю отношение заряда шарика к его массе составляет примерно 66.67 Кл/кг! Это удивительный результат, который показывает, как взаимодействуют электрические силы и механическое движение! Надеюсь, это было интересно и познавательно!