Яка маса верхньої кульки на вертикальній діелектричній спиці, де дві позитивно заряджені кульки з q1=2 нКл і q2=4

Содержание вопроса: Электрическая сила и потенциальная энергия

Описание: Для решения этой задачи нам понадобится знание основ электростатики, особенно электрической силы и потенциальной энергии.

Сначала мы должны найти расстояние между кульками. Из условия задачи известно, что верхняя кулька находится на высоте 2 см над нижней кулькой.

Затем находим электрическую силу, действующую между кульками. Электрическая сила между двумя точечными зарядами вычисляется по формуле:

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

где F - электрическая сила, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2), q1 и q2 - величины зарядов кульки, r - расстояние между кульками.

Поскольку кульки могут скользить без трения, электрическая сила должна быть скомпенсирована силой тяжести.

Наконец, мы можем использовать полученные значения для вычисления массы верхней кульки. Поскольку сила тяжести выражается как F = m * g, где m - масса и g - ускорение свободного падения (9,8 м/с^2), мы можем использовать следующее уравнение:

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

Отсюда можно выразить массу верхней кульки:

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

Демонстрация:
Задача: Яка маса верхньої кульки на вертикальній діелектричній спиці, де дві позитивно заряджені кульки з q1=2 нКл і q2=4 нКл можуть ковзати без тертя, і верхня кулька розташована на висоті 2 см над нижньою кулькою?

Решение: Расстояние между кульками r = 2 см = 0,02 м.
Постоянная Кулона k = 9 * 10^9 Н * м^2/Кл^2.
Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с^2.

m = (k * |q1 * q2| / (r^2)) / g
m = (9 * 10^9 * |2 * 4| / (0,02^2)) / 9,8

Вычисляя это выражение, получим массу верхней кульки.

Совет: При решении задач по электростатике важно обращать внимание на единицы измерения, чтобы правильно выполнять расчеты. Также убедитесь, что вы помните основные формулы и соотношения, связанные с электростатикой, чтобы применить их в задачах.

Практика: Какая будет масса верхней кульки, если величина верхней кульки удвоится, а расстояние между кульками уменьшится вдвое?