Для того чтобы натяжение нити стало вдвое меньше, на какое расстояние снизу следует поднести другой шарик с одноименным

Суть вопроса: Электростатика - Закон Кулона

Инструкция:
Закон Кулона устанавливает взаимодействие между электрическими зарядами. Если два заряда расположены на определенном расстоянии друг от друга, то сила взаимодействия между ними прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для вычисления этой силы:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2

где F - сила, k - постоянная Кулона (k ≈ 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - модули зарядов, r - расстояние между ними.

В данной задаче, натяжение нити уменьшается вдвое, если на нити окажется ещё один шарик с одноименным зарядом. Значит, суммарное натяжение нити от обоих шариков станет вдвое меньше, чем прежде.

Перед добавлением второго шарика с одноименным зарядом, натяжение нити определялось только первым шариком. Поэтому, чтобы натяжение нити стало вдвое меньше, суммарное натяжение нити должно быть равно половине от изначального натяжения.

Как мы знаем из электростатики, натяжение нити обусловлено силой притяжения между шариком и нитью. Эта сила равна силе отталкивания между шариком и добавляемым шариком, так как оба шарика имеют одинаковый заряд.

Таким образом, чтобы натяжение нити стало вдвое меньше, сила притяжения и отталкивания должны уравновеситься.


Пример:
Давайте вычислим расстояние, которое нужно поднять второй шарик. Для первого шарика имеем:

q1 = 4 * 10^(-7) Кл

Для второго шарика из условия:

q2 = 6 * 10^(-8) Кл

Подставим значения в формулу силы притяжения:

F1 = F2

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

Отсюда получим:

r = 2 * sqrt(2)

Таким образом, второй шарик должен быть поднят на расстояние, равное удвоенной длине ребра правильного треугольника со стороной sqrt(2) (или примерно 1.41) метра.


Совет:
Для лучшего понимания концепции электростатики и Закона Кулона, рекомендуется ознакомиться с примерами взаимодействия зарядов разного знака, одноименных зарядов, а также с понятием поля напряженности вокруг заряда. Проанализируйте примеры и задачи, решите ряд задач самостоятельно, чтобы укрепить свои знания.

Практика:
Если масса первого шарика составляет 0,3 г, а его заряд равен -2 * 10^(-7) Кл, найдите расстояние, на которое следует поднести второй шарик с одноименным зарядом, чтобы натяжение нити стало вдвое меньше.