Каково соотношение величин сил взаимодействия двух одинаковых металлических шариков с зарядами 9*10^-8 Кл и -3*10^-8 Кл до и после их соприкосновения, если после соприкосновения они снова разведены на прежнее расстояние?
Физика 8 класс Электрические заряды и силы взаимодействия
Чтобы понять, каково соотношение величин сил взаимодействия двух металлических шариков с зарядами до и после их соприкосновения, давайте рассмотрим шаги решения этой задачи.
Шаг 1: Определение начальных зарядовСила взаимодействия между двумя зарядами определяется законом Кулона:
F = k * |Q1 * Q2| / r^2
где k - электрическая постоянная (примерно 9 * 10^9 Н·м²/Кл²), а r - расстояние между зарядами. Поскольку мы не знаем r, мы оставим его в формуле.
Шаг 3: Подставим значения зарядовПодставим значения зарядов в формулу:
F1 = k * |(9 * 10^-8) * (-3 * 10^-8)| / r^2
F1 = k * (27 * 10^-16) / r^2
Шаг 4: Соприкосновение шариковКогда два одинаковых металлических шарика соприкасаются, заряды перераспределяются. Общее количество заряда сохраняется:
Q_total = Q1 + Q2 = 9 * 10^-8 + (-3 * 10^-8) = 6 * 10^-8 Кл
Поскольку шарики одинаковые, то после соприкосновения каждый шарик будет иметь заряд:
Q' = Q_total / 2 = (6 * 10^-8) / 2 = 3 * 10^-8 Кл
Шаг 5: Вычисление силы взаимодействия после соприкосновенияТеперь, когда шарики имеют одинаковый заряд, мы можем снова применить закон Кулона:
F2 = k * |Q' * Q'| / r^2
F2 = k * |(3 * 10^-8) * (3 * 10^-8)| / r^2
F2 = k * (9 * 10^-16) / r^2
Шаг 6: Соотношение сил взаимодействияТеперь мы можем найти соотношение F1 и F2:
F1 / F2 = (27 * 10^-16) / (9 * 10^-16) = 27 / 9 = 3
Ответ:Соотношение величин сил взаимодействия двух шариков до и после соприкосновения равно 3. То есть, сила взаимодействия до соприкосновения в 3 раза больше, чем после соприкосновения.