Какова сила натяжения нити (в мкН), если между центрами двух заряженных шариков, имеющих разное имя и заряды

Тема урока: Сила тяжести и электростатическая сила

Пояснение:
Для решения этой задачи мы должны использовать понятия силы тяжести и электростатической силы.

Сила тяжести определяется массой (m) объекта и ускорением свободного падения (g), и вычисляется по формуле:
Fтяжести = m * g

В данной задаче масса подвешенного шарика равна 20 мг. Чтобы перевести массу в килограммы, необходимо разделить ее на 1000:
m = 20 мг / 1000 = 0,02 кг

Ускорение свободного падения обычно принимается равным 9,8 м/с^2.

Теперь мы можем вычислить силу тяжести шарика:
Fтяжести = 0,02 кг * 9,8 м/с^2 = 0,196 Н

Электростатическая сила между заряженными шариками может быть вычислена с использованием закона Кулона:
Fэл = (k * |q1 * q2|) / r^2

где k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды шариков, а r - расстояние между ними.

В нашем случае заряды шариков равны 120 нКл и расстояние между ними равно 50 см (или 0,5 м).

Подставляя значения в формулу, получаем:
Fэл = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (120 нКл * 120 нКл) / (0,5 м)^2

Решив эту формулу, получаем силу электростатического взаимодействия:
Fэл ≈ 4,32 Н

Таким образом, сила натяжения нити равна сумме силы тяжести и электростатической силы:
Fнатяжения = Fтяжести + Fэл ≈ 0,196 Н + 4,32 Н ≈ 4,516 Н (в микроньютонах)

Совет:
Для понимания данной задачи, полезно осознать, что сила натяжения нити является результатом компенсации электростатической силы и силы тяжести. Чтобы лучше понять эти концепции, можно провести эксперименты с магнитами или заряженными шариками и поэкспериментировать с различными значениями зарядов и расстояний между ними.

Дополнительное задание:
Найдите силу натяжения нити, если заряды шариков равны 80 нКл и 200 нКл соответственно, а расстояние между ними составляет 0,3 м.

Тема урока: Сила натяжения нити

Разъяснение:
Для решения этой задачи нам понадобится использовать законы электростатики и закон Ньютона о тяготении.

Сила натяжения нити равна сумме двух сил — силы тяжести и силы Кулона, действующих на подвешенный шарик.

Сила тяжести определяется массой тела и ускорением свободного падения. В данном случае, масса подвешенного шарика равна 20 мг, что можно перевести в килограммы, разделив на 1000: 20 мг = 0.02 г = 0.02 * 10^-3 кг.
Ускорение свободного падения на Земле принимается равным приблизительно 9.8 м/с^2.

Сила Кулона между двумя заряженными шариками определяется по формуле F = k * q1 * q2 / r^2, где F - сила, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между их центрами.

Таким образом, для нахождения силы натяжения нити нужно сложить силу тяжести и силу Кулона:
F_нити = F_тяжести + F_Кулона.
Значение силы тяжести можно найти, умножив массу шарика на ускорение свободного падения.

Расчитаем значение силы Кулона, зная, что q1 = 120 нКл, q2 = -120 нКл (заряды шариков равны по модулю, но противоположны по знаку):
F_Кулона = k * q1 * q2 / r^2.

Применим данные задачи: k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, r = 50 см = 0.5 м
Расчеты:
F_тяжести = m * g = 0.02 * 10^-3 * 9.8 = 0.196 * 10^-3 Н
F_Кулона = (9 * 10^9) * (120 * 10^-9)^2 / (0.5)^2 = 6480 * 10^-6 = 6.48 * 10^-3 Н

Теперь сложим оба значения:
F_нити = 0.196 * 10^-3 + 6.48 * 10^-3 = 6.676 * 10^-3 Н

Ответ: Сила натяжения нити равна 6.676 * 10^-3 Н или 6.676 мкН.

Совет: При решении задач по физике, важно внимательно ознакомиться с условием, определить, какие величины и какими формулами связаны. Затем последовательно выполнять расчеты, следуя шагам решения и не забывая переводить все в одни и те же единицы измерения. Также полезно иметь запас бумаги для рисунков или схематичных примеров, чтобы визуализировать информацию или сделать поясняющие обозначения.

Проверочное упражнение: Какой вес будет иметь подвешенный шарик, если между заряженными шариками, имеющими заряды 200 нКл и 350 нКл, находится расстояние в 0.6 м? Масса подвешенного шарика равна 15 мг.