Каковы заряды двух одинаковых шариков, имеющих заряды +1.2·10^-7 Кл и -0,8·10^-7 Кл, находящихся на расстоянии 4 см, после соприкосновения и затем раздвижения на то же расстояние? Также, какая сила взаимодействия между шариками была до и после соприкосновения?

Физика Колледж Электростатика заряды шариков сила взаимодействия соприкосновение шариков физика взаимодействия одинаковые заряды расстояние между шариками электростатическое взаимодействие Новый

Давайте разберем задачу по шагам.

Шаг 1: Определение зарядов шариков до соприкосновения

• Первый шарик имеет заряд +1.2·10^-7 Кл.
• Второй шарик имеет заряд -0.8·10^-7 Кл.

Шаг 2: Соприкосновение шариков

Когда два проводящих шарика соприкасаются, их заряды перераспределяются. Общий заряд системы можно найти, сложив заряды обоих шариков:

Q = +1.2·10^-7 Кл + (-0.8·10^-7 Кл) = +0.4·10^-7 Кл.

Поскольку шарики одинаковые, заряд после соприкосновения будет равномерно распределен между ними:

Q' = Q / 2 = +0.4·10^-7 Кл / 2 = +0.2·10^-7 Кл.

Таким образом, после соприкосновения оба шарика будут иметь заряд +0.2·10^-7 Кл.

Шаг 3: Раздвижение шариков на расстояние 4 см

После раздвижения шариков их заряды останутся прежними, так как они не могут обмениваться зарядом после того, как разошлись. Итак, заряды шариков после раздвижения:

• Первый шарик: +0.2·10^-7 Кл.
• Второй шарик: +0.2·10^-7 Кл.

Шаг 4: Сила взаимодействия между шариками до соприкосновения

Сила взаимодействия между двумя зарядами можно вычислить по формуле Кулона:

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

где k - коэффициент пропорциональности (приблизительно 8.99·10^9 Н·м²/Кл²), q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между ними.

Подставим значения:

• q1 = +1.2·10^-7 Кл
• q2 = -0.8·10^-7 Кл
• r = 0.04 м (4 см)

F = 8.99·10^9 Н·м²/Кл² * |(1.2·10^-7 Кл) * (-0.8·10^-7 Кл)| / (0.04 м)^2.

Теперь посчитаем:

• |q1 * q2| = |(1.2·10^-7) * (-0.8·10^-7)| = 9.6·10^-14 Кл².
• r^2 = (0.04)^2 = 0.0016 м².

Теперь подставим значения в формулу:

F = 8.99·10^9 * 9.6·10^-14 / 0.0016 = 5.39·10^-6 Н.

Сила взаимодействия между шариками до соприкосновения составляет примерно 5.39·10^-6 Н.

Шаг 5: Сила взаимодействия между шариками после раздвижения

После раздвижения, оба шарика имеют одинаковый положительный заряд +0.2·10^-7 Кл. Теперь мы можем рассчитать силу взаимодействия между ними с использованием той же формулы:

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

Подставим значения:

• q1' = +0.2·10^-7 Кл
• q2' = +0.2·10^-7 Кл
• r = 0.04 м.

F' = 8.99·10^9 * |(0.2·10^-7) * (0.2·10^-7)| / (0.04)^2.

Теперь посчитаем:

• |q1' * q2'| = |(0.2·10^-7) * (0.2·10^-7)| = 4·10^-14 Кл².

Теперь подставим значения в формулу:

F' = 8.99·10^9 * 4·10^-14 / 0.0016 = 2.24·10^-6 Н.

Сила взаимодействия между шариками после раздвижения составляет примерно 2.24·10^-6 Н.

Итак, итог:

• Заряд шариков после соприкосновения: +0.2·10^-7 Кл для обоих шариков.
• Сила взаимодействия до соприкосновения: 5.39·10^-6 Н.
• Сила взаимодействия после раздвижения: 2.24·10^-6 Н.