Яким зарядом потрібно наділити кожну кульку масою 1 г, щоб сила їх відштовхування компенсувала гравітаційну силу

Предмет вопроса: Заряд кульок для компенсации гравитационной силы

Пояснение: Чтобы определить заряд кульки, необходимый для компенсации гравитационной силы, мы должны использовать электростатическую силу отталкивания, которая будет равна по величине силе притяжения.

Гравитационная сила, действующая на кульку, может быть вычислена с помощью формулы: Fг = m * g, где m - масса кульки (1 г) и g - ускорение свободного падения (приблизительно равное 9.8 м/с²).

Электростатическая сила отталкивания между двумя заряженными объектами определяется формулой: Fэ = k * (q₁ * q₂) / r², где k - постоянная Кулона (приблизительно равная 9 * 10⁹ Н * м² / Кл²), q₁ и q₂ - заряды объектов, а r - расстояние между ними.

Поскольку нужно, чтобы сила отталкивания компенсировала силу притяжения, мы можем приравнять эти две силы: Fг = Fэ.

Таким образом, мы можем записать уравнение: m * g = k * (q₁ * q₂) / r².

Так как у нас есть только одна кулька, мы можем заменить q₂ на q₀ (q₀ - заряд кульки).

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти заряд кульки:

q₀ = (m * g * r²) / (k * q₁).

Демонстрация:
Допустим, масса кульки составляет 1 г, ускорение свободного падения равно 9.8 м/с², расстояние между кульками составляет 0.1 м, а заряд первой кульки равен 1 Кл.

q₀ = (0.001 кг * 9.8 м/с² * (0.1 м)²) / (9 * 10⁹ Н * м² / Кл² * 1 Кл).
q₀ = 0.001 / 9000 Кл.
q₀ = 1.11 * 10⁻⁷ Кл.

Таким образом, каждую кульку следует зарядить положительным зарядом, равным приблизительно 1.11 * 10⁻⁷ Кл, чтобы её электростатическая сила отталкивания равнялась гравитационной силе притяжения.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить основы электростатики, включая силу Кулона и взаимодействие между заряженными телами. Также важно понять, как применять уравнения и константы в контексте физических задач.

Упражнение:
Если масса кульки равна 2 г, ускорение свободного падения составляет 9.8 м/с², расстояние между кульками равно 0.2 м, а заряд первой кульки равен 2 Кл, найдите заряд (q₀) второй кульки для компенсации гравитационной силы.