Яку масу має верхня кулька, коли на вертикальну діелектричну спицю нанизують дві позитивно заряджені кульки, які можуть

Содержание: Закон Кулона и сила электростатического взаимодействия

Инструкция: В данной задаче мы имеем вертикальную диэлектрическую спицу, на которую нанизываются две положительно заряженные кульки с зарядами q1 = 2 нКл и q2 = 4 нКл. Верхняя кулька устанавливается на высоте 2 м над нижней кулькой.

Согласно закону Кулона, величина силы электростатического взаимодействия между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Математически записывается формулой:

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

где F - сила электростатического взаимодействия, k - постоянная Кулона, |q1 * q2| - модуль произведения зарядов, r - расстояние между зарядами.

В данном случае, для вычисления силы F, нам необходимо знать расстояние между кульками. Так как верхняя кулька устанавливается на высоте 2 м над нижней, то можно сделать предположение, что расстояние между ними равно 2 м.

Подставляя известные значения в формулу, получим:

F = (k * |2 нКл * 4 нКл|) / (2 м)^2

Конкретные вычисления для данной задачи могут быть произведены, если известны численные значения постоянной Кулона и зарядов.

Доп. материал: Вычислите силу электростатического взаимодействия между двумя кульками, если постоянная Кулона равна 9 * 10^9 Н м^2/Кл^2, а заряды кульки q1 = 2 нКл и q2 = 4 нКл, при условии, что расстояние между ними равно 2 м.

Совет: Для лучшего понимания материала, рекомендуется ознакомиться с основными теоретическими понятиями закона Кулона и силы электростатического взаимодействия, а также провести дополнительные расчеты по аналогичным задачам.

Дополнительное упражнение: Вычислите силу электростатического взаимодействия между двумя кульками, если постоянная Кулона равна 8.99 * 10^9 Н м^2/Кл^2, а заряды кульки q1 = 3 нКл и q2 = -6 нКл, при условии, что расстояние между ними равно 1.5 м.

Суть вопроса: Электростатика. Равновесие системы заряженных куль

Объяснение: Для решения этой задачи нам необходимо использовать принцип равновесия системы заряженных куль. В данной системе у нас есть две заряженные кульки, которые могут скользить по вертикальной диэлектрической спице без трения. Верхняя кулька имеет массу, которую мы должны найти.

Для начала воспользуемся принципом равновесия: сумма сил, действующих на верхнюю кульку, равна нулю. Мы знаем, что масса верхней кульки равна массе нижней кульки, так как они одинаковые. Пусть масса каждой кульки равна m.

Сумма сил, действующих на верхнюю кульку, включает силу гравитации (m * g) и силу электростатического отталкивания между кульками.

Сила электростатического отталкивания можно вычислить с помощью закона Кулона:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2,

где F - сила, k - электрическая постоянная, q1 и q2 - заряды куль, r - расстояние между кульками.

Известно, что верхняя кулька устанавливается на высоте 2 м над нижней кулькой. Мы можем найти расстояние между кульками, используя теорему Пифагора:

r = sqrt(h^2 + d^2),

где h - высота и d - длина диагонали спицы.

Из задачи известны заряды кульк, q1 = 2 нКл и q2 = 4 нКл.

Теперь мы можем записать уравнение для равновесия системы:

m * g - (k * |q1| * |q2|) / r^2 = 0,

где g - ускорение свободного падения.

Решая это уравнение относительно m, мы найдем массу верхней кульки.

Например: Найти массу верхней кульки, когда длина спицы составляет 3 метра, а ускорение свободного падения равно 9.8 м/с^2.

Совет: Чтобы лучше понять принципы электростатики и равновесия систем заряженных тел, рекомендуется изучить такие понятия, как закон Кулона, электрическая постоянная, а также формулы для расчета электрических сил и потенциальной энергии.

Задача на проверку: Найдите массу верхней кульки в системе, если длина спицы составляет 1,5 метра, ускорение свободного падения равно 9.8 м/с^2, а заряды кульок q1 = 3 нКл и q2 = 6 нКл.