Какой отрицательный заряд Q1 нужно поместить в центр равностороннего треугольника с положительными зарядами Q=2 нКл, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновесились?
Математика11 классЭлектричествоотрицательный зарядравносторонний треугольниксилы притяжениясилы отталкиванияуравновешивание зарядов
Для решения данной задачи необходимо рассмотреть систему, состоящую из трех одинаковых положительных зарядов Q, расположенных в вершинах равностороннего треугольника, и одного отрицательного заряда Q1, помещенного в центр этого треугольника. Мы будем искать значение Q1, при котором силы, действующие на Q1, будут уравновешены.
Шаги решения:
F = k * |Q1 * Q2| / r^2
где k - постоянная Кулона (приблизительно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²),Q1 и Q2 - величины зарядов, r - расстояние между ними.
F1 = k * |Q * Q1| / ((a * sqrt(3)) / 3)^2 = k * |Q * Q1| * (9 / (a^2 * 3)).
F_total = 3 * F1 * cos(30°) = 3 * F1 * (sqrt(3) / 2).
3 * F1 * (sqrt(3) / 2) = |Q1| * k * |Q|^2 / r^2.
Q1 = - (3 * Q * (sqrt(3) / 2) * (9 / (a^2 * 3))) / (k * |Q|^2 / r^2).
Таким образом, для нахождения точного значения Q1 необходимо подставить конкретные значения длины стороны треугольника a и произвести вычисления. В общем случае, заряд Q1 должен быть отрицательным и иметь такую величину, чтобы силы притяжения от положительных зарядов уравновешивались с силами отталкивания, действующими на него.