Какая сила натяжения нити действует на шарик массой 2 г, который висит на невесомой и нерастяжимой нити

Предмет вопроса: Сила в электрическом поле

Описание: Для определения силы натяжения нити, действующей на шарик, который находится в электрическом поле, мы должны использовать принцип силы Кулона. Сила электрического поля определяется по формуле F = Eq, где F - сила, E - напряжённость электрического поля, q - заряд шарика.

Из условия задачи известно, что масса шарика m = 2 г = 0.002 кг, заряд шарика q = 2 мкКл = 2 * 10^(-6) Кл, а напряжённость электрического поля E = 150 кВ/м = 150 * 10^3 Н/Кл.

Сила, действующая на шарик в вертикальном направлении, равна силе его веса, которую можно рассчитать по формуле F_веса = mg, где m - масса, g - ускорение свободного падения (принимаем его равным 9.8 м/с^2).

Однако, так как шарик находится в горизонтальном электрическом поле, то сила электрического поля будет действовать на шарик в горизонтальном направлении и создавать натяжение нити.

Сила натяжения нити может быть найдена путем разложения силы электрического поля по горизонтали и вертикали. Сила электрического поля, действующая на шарик, равна Fe = Eq = 150 * 10^3 * 2 * 10^(-6) = 0.3 Н. Сила натяжения нити будет равна Fe, так как она компенсирует силу электрического поля в горизонтальном направлении.

Таким образом, сила натяжения нити, действующая на шарик, составляет 0.3 Н.

Пример: Ученик должен вычислить силу натяжения нити в задаче, где на шарик массой 2 г действует электрическое поле с напряженностью 150 кВ/м и имеет заряд 2 мкКл.

Совет: При расчете силы в электрическом поле, важно помнить, что вектор электрической силы направлен вдоль напряженности электрического поля. Кроме того, убедитесь, что все единицы измерения приведены к соответствующим значениям в СИ (системе Международных единиц).

Закрепляющее упражнение: Какая сила будет действовать на шарик массой 5 г, который имеет заряд 4 мкКл и находится в электрическом поле с напряженностью 200 кВ/м? Ответ дайте в Ньютонах.