Яка маса верхньої кульки, якщо дві позитивно заряджені кульки нанизані на вертикальну діелектричну спицю і

Пояснение: Для решения этой задачи нам необходимо учесть два фактора: взаимодействие зарядов и влияние гравитационной силы на верхнюю кульку.

Первым шагом мы можем использовать закон Кулона для определения силы взаимодействия между двумя кульками:

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

где F — сила взаимодействия, k — постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 — заряды кульки, r — расстояние между ними.

Так как кульки находятся на вертикальной спице и могут без трения скользить, то равнодействующая сил вдоль вертикали будет равна нулю.

Fверх — Fниз = 0,

где Fверх — сила взаимодействия между верхней кулькой и нижней кулькой.

Мы можем записать это как:

k * |q1 * q2| / r^2 — m * g = 0,

где m — масса верхней кульки, g — ускорение свободного падения (9.8 м/с^2).

Теперь мы можем решить это уравнение относительно массы мальчика:

m = (k * |q1 * q2|) / (r^2 * g).

Подставляя известные значения в это уравнение (q1 = 2 нКл, q2 = 4 нКл, r = 2 см = 0.02 м, g = 9.8 м/с^2), мы можем найти массу верхней кульки.

Пример использования: Найдите массу верхней кульки, если две позитивно заряженные кульки нанизаны на вертикальную диэлектрическую шпильку и могут скользить без трения, а заряды кульок равны q1 = 2 нКл и q2 = 4 нКл, и верхняя кулька установлена на высоте 2 см над нижней.

Совет: Прежде чем решать эту задачу, убедитесь, что вы понимаете закон Кулона и как он применяется для расчёта взаимодействия между заряженными частицами. Также будьте внимательны при использовании единиц измерения — убедитесь, что они согласованы во всем уравнении.

Упражнение: Как изменится масса верхней кульки, если её установить на высоте 4 см над нижней?