Как изменится сила взаимодействия двух одинаковых маленьких металлических шариков с разноименными зарядами 2q и -4q. если их привести в соприкосновение и развести на начальное расстояние?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Сила взаимодействия уменьшится в 8 раз, а притяжение сменится отталкиванием. ️ Шаг 1: Расчет начальной силы взаимодействия По закону Кулона начальная сила взаимодействия F1cap F sub 1 между зарядами q1=2qq sub 1 equals 2 q и q2=-4qq sub 2 equals negative 4 q на расстоянии rr определяется формулой: F1=k|q1q2|r2=k|2q(-4q)|r2=8kq2r2cap F sub 1 equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 center dot q sub 2 end-absolute-value and denominator r squared end-fraction equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of 2 q center dot open paren negative 4 q close paren end-absolute-value and denominator r squared end-fraction equals the fraction with numerator 8 k q squared and denominator r squared end-fraction Так как заряды разноименные, частицы притягиваются. ️ Шаг 2: Определение зарядов после соприкосновения При соприкосновении идентичных металлических шариков суммарный заряд перераспределяется между ними поровну. Общий заряд системы равен: Qtotal=q1+q2=2q+(-4q)=-2qcap Q sub t o t a l end-sub equals q sub 1 plus q sub 2 equals 2 q plus open paren negative 4 q close paren equals negative 2 qПосле разведения каждый шарик будет обладать зарядом qq prime: q=Qtotal2=-2q2=qq prime equals the fraction with numerator cap Q sub t o t a l end-sub and denominator 2 end-fraction equals negative 2 q over 2 end-fraction equals negative q ️ Шаг 3: Расчет конечной силы и сравнение Новая сила взаимодействия F2cap F sub 2 на том же расстоянии rr составит: F2=k|qq|r2=k|q(q)|r2=kq2r2cap F sub 2 equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of q prime center dot q prime end-absolute-value and denominator r squared end-fraction equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of minus q center dot open paren negative q close paren end-absolute-value and denominator r squared end-fraction equals the fraction with numerator k q squared and denominator r squared end-fraction Поскольку теперь оба заряда отрицательны, шарики начинают отталкиваться. Найдем отношение сил: F1F2=8kq2/r2kq2/r2=8the fraction with numerator cap F sub 1 and denominator cap F sub 2 end-fraction equals the fraction with numerator 8 k q squared / r squared and denominator k q squared / r squared end-fraction equals 8 Ответ: Сила взаимодействия уменьшится в 8 раз. Характер взаимодействия изменится с притяжения на отталкивание. Нужно ли рассчитать изменение силы для других значений зарядов или другого расстояния?

Форма ответа

Ваш аватар