Похожие вопросы
2025-10-25 08:28:10
Два заряда, один из которых в три раза больше другого, находятся в вакууме на расстоянии 0,30 м и взаимодействуют с силой 30 Н. Каковы значения этих зарядов? На каком расстоянии в воде эти заряды будут взаимодействовать с силой, в три раза большей?
Физика 11 класс Электрические заряды и закон Кулона заряды физика 11 класс сила взаимодействия Вакуум расстояние вода электростатика закон Кулона вычисление зарядов взаимодействие зарядов Новый
2025-10-25 08:28:32
Для решения данной задачи используем закон Кулона, который описывает взаимодействие двух точечных зарядов. Он формулируется следующим образом:
F = k * |q1 * q2| / r^2
где:
- F - сила взаимодействия между зарядами (в ньютонах),
- k - электрическая постоянная (в вакууме) примерно равна 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²,
- q1 и q2 - значения зарядов (в кулонах),
- r - расстояние между зарядами (в метрах).
Обозначим меньший заряд как q, тогда больший заряд будет 3q. Подставим эти значения в формулу закона Кулона:
F = k * |q * 3q| / r^2
Подставим известные значения:
- F = 30 Н,
- r = 0.30 м,
- k = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл².
Теперь подставим все в формулу:
30 = (8.99 * 10^9) * |q * 3q| / (0.30)^2
Упрощаем уравнение:
30 = (8.99 * 10^9) * 3q² / 0.09
Перемножим и упростим:
30 * 0.09 = 8.99 * 10^9 * 3q²
2.7 = 26.97 * 10^9 * q²
Теперь выразим q²:
q² = 2.7 / (26.97 * 10^9)
Теперь найдем q:
q = √(2.7 / (26.97 * 10^9))
После вычислений мы получим значение q и, соответственно, 3q.
Теперь перейдем ко второй части задачи. Мы знаем, что в воде электрическая постоянная k' = k / 80 (приблизительно). Если сила взаимодействия должна увеличиться в три раза, то:
F' = 3 * 30 = 90 Н
Используем закон Кулона для новой силы:
F' = k' * |q1 * q2| / r'^2
Подставим известные значения:
90 = (8.99 * 10^9 / 80) * |q * 3q| / r'^2
Теперь выразим r':
r'^2 = (8.99 * 10^9 / 80) * |q * 3q| / 90
После подстановки значений для q и 3q, мы сможем найти новое расстояние r'.
Таким образом, мы можем найти значения зарядов и расстояние, на котором они будут взаимодействовать в воде с силой, в три раза большей.