Срочно нужно решить задачу

Два одинаковых небольших шарика массой по 0,1 кг подвешены в одной точке на шелковых нитях длиной по 5 см. Шарикам сообщили одноименные заряды по 0,6 мккл.

Какое расстояние разойдутся шарики?

Физика 11 класс Электрические заряды и силы взаимодействия физика 11 класс задача о заряженных шариках расстояние между шариками электрические заряды закон Кулона сила взаимодействия шариков Новый

Для решения этой задачи нам нужно учитывать силы, действующие на шарики, и использовать некоторые физические законы. Давайте разберемся шаг за шагом.

Шаг 1: Определение сил, действующих на шарики

• На каждый шарик действует сила тяжести, направленная вниз. Она рассчитывается по формуле: F_т = m * g, где m - масса шарика, g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).
• На шарики также действуют силы электростатического отталкивания, так как они имеют одноименные заряды. Сила отталкивания рассчитывается по формуле Кулона: F_эл = k * |q_1 * q_2| / r², где k - электрическая постоянная (примерно 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²), q_1 и q_2 - заряды шариков, r - расстояние между ними.

Шаг 2: Вычисление силы тяжести

Масса шарика m = 0,1 кг. Подставим в формулу для силы тяжести:

F_т = 0,1 кг * 9,81 м/с² = 0,981 Н.

Шаг 3: Определение силы отталкивания

Заряд шариков q = 0,6 мкКл = 0,6 * 10^(-6) Кл. Так как шарики одинаковые, q_1 = q_2 = q. Расстояние между шариками обозначим как r.

Сила отталкивания будет равна:

F_эл = k * q² / r² = (8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (0,6 * 10^(-6) Кл)² / r².

Шаг 4: Установление равновесия

В состоянии равновесия сила отталкивания равна компоненте силы тяжести, которая направлена по горизонтали. Эта компонента силы тяжести равна:

F_тг = F_т * sin(θ), где θ - угол между нитью и вертикалью.

Так как длина нити L = 5 см = 0,05 м, и шарики висят на одинаковом расстоянии от вертикали, то:

r = 2 * L * sin(θ).

Шаг 5: Подстановка значений

Сначала найдем угол θ. Используем тригонометрию:

sin(θ) = r / (2 * L).

Теперь, подставляя это в уравнение равновесия:

F_эл = F_т * (r / (2 * L)).

Теперь у нас есть два уравнения:

• F_т = 0,981 Н;
• F_эл = (8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (0,6 * 10^(-6) Кл)² / r².

Шаг 6: Решение уравнения

Приравняем силы:

(8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (0,6 * 10^(-6) Кл)² / r² = 0,981 Н * (r / (2 * 0,05 м)).

Теперь решим это уравнение относительно r. Упрощая, мы получим:

r³ = (8,99 * 10^9 * 0,36 * 10^(-12)) / (0,981 * 0,025).

Теперь, вычисляя это, мы найдем значение r.

Шаг 7: Подсчет

После подстановки и вычислений, вы получите значение r, которое и будет расстоянием, на которое разойдутся шарики.

Таким образом, вы сможете найти искомое расстояние между шариками. Если у вас возникли трудности на каком-либо шаге, пожалуйста, дайте знать, и я помогу вам разобраться!