Яку напруженість вертикального електричного поля потрібно створити, щоб куля діаметром 1 см, зарядом 5

Инструкция: Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать принцип равновесия сил, действующих на кулю. В данном случае, сила тяжести, действующая на кулю, должна быть равна силе Архимеда, возникающей при плавании кули в газе.

Для начала, мы можем найти массу кули, используя формулу m = p * V, где p — плотность материала кули, а V — объем кули. Тогда масса кули будет равна:

m = 1400 кг/м3 * (4/3 * π * (0.5 см)3) = 1400 кг/м3 * (4/3 * π * 0.000125 м3) = 0.293 кг

Далее, нам нужно найти силу тяжести, действующую на кулю. Для этого, мы можем использовать формулу F = m * g, где m — масса кули, а g — ускорение свободного падения (около 9.8 м/с2). Тогда сила тяжести будет равна:

Fтяж = 0.293 кг * 9.8 м/с2 = 2.8784 Н

Теперь, чтобы куля находилась в равновесии и плавала в газе, сила Архимеда должна сравняться с силой тяжести. Сила Архимеда может быть найдена с использованием формулы Fарх = pгаз * V * g, где pгаз — плотность газа, V — объем кули, а g — ускорение свободного падения. Подставляя известные значения, мы можем найти плотность газа:

2.8784 Н = pгаз * (4/3 * π * (0.5 см)3) * 9.8 м/с2
pгаз = 2.8784 Н / [(4/3 * π * 0.000125 м3) * 9.8 м/с2]
pгаз ≈ 0.236 кг/м3

Таким образом, для плавания кули диаметром 1 см, зарядом 5 нКл и с плотностью материала 1400 кг/м3 в газе, необходимо создать вертикальное электрическое поле с напряженностью, равной приблизительно 0.236 кг/м3.

Совет: При решении задач с электростатикой или гидростатикой, всегда следует обратить внимание на принципы равновесия сил и правильно применять соответствующие формулы для нахождения неизвестных величин.

Упражнение: Найдите напряженность вертикального электрического поля, необходимую для поддержания в воздухе кули диаметром 2 см, зарядом 3 нКл и с плотностью материала 1200 кг/м3.