На сколько раз изменилась сила отталкивания между шариками, если один из шариков имеет заряд, в два раза превышающий

Предмет вопроса: Отталкивание между заряженными шариками

Пояснение: Сила отталкивания между двумя заряженными шариками зависит от их зарядов и расстояния между ними. Согласно закону Кулона, сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

\[F = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r^2},\]

где \(F\) - сила взаимодействия, \(k\) - постоянная Кулона (\(k \approx 8.99 \times 10^9 \, Н \cdot м^2/Кл^2\)), \(q_1\) и \(q_2\) - заряды шариков, \(r\) - расстояние между ними.

В данной задаче говорится, что один шарик имеет заряд, в два раза превышающий заряд другого, и после касания расстояние между шариками остается неизменным. Поскольку заряды одноименные, то силы отталкивания и их величины также будут одноименными. Таким образом, если исходные заряды шариков будут обозначаться как \(q\) и \(2q\) соответственно, то после касания шариков сила отталкивания между ними изменится в \(2\) раза. Обосновывая ответ, можно указать, что сила отталкивания пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния и ни один из этих факторов не изменился.

Доп. материал:

Задача: Шарик с зарядом \(2 \, мкКл\) подходит к шарику с зарядом \(4 \, мкКл\) на расстояние \(10 \, см\). Найти силу отталкивания между шариками до и после касания.

Решение:
По закону Кулона, сила отталкивания между шариками до касания:
\[F_1 = \frac{k \cdot |2 \cdot 4|}{0.1^2} = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot 8}{0.01} = 8.99 \times 10^{11} \, Н.\]
После касания, сила отталкивания изменится и будет равна:
\[F_2 = 2 \cdot F_1 = 2 \cdot 8.99 \times 10^{11} = 1.798 \times 10^{12} \, Н.\]

Совет: Для лучшего понимания закона Кулона и взаимодействия зарядов, рекомендуется обратить внимание на едины признаки в формуле - заряды и расстояние. Изменение одного из параметров может значительно влиять на силу отталкивания.

Задание для закрепления:
У шариков с зарядами \(+5 \, мКл\) и \(-3 \, мКл\) на расстоянии \(2 \, см\) между ними действует сила отталкивания. Найдите её величину.