Какова сила F, действующая на один из четырех одинаковых зарядов Q1=Q2=Q3=Q4=40 нКл, которые закреплены в вершинах квадрата со стороной a = 10 см, со стороны трех других зарядов?

Физика 11 класс Электрические силы и взаимодействия зарядов сила F физика 11 класс заряд Q электрические заряды квадрат взаимодействие зарядов закон Кулона электростатика расчет силы физические задачи силы взаимодействия геометрия зарядов Новый

Привет! Давай разберемся с этой увлекательной задачей по электростатике! Нам нужно найти силу, действующую на один из зарядов, находящихся в вершинах квадрата. Это действительно интересно!

У нас есть четыре одинаковых заряда Q1, Q2, Q3 и Q4, каждый из которых равен 40 нКл, и они расположены в вершинах квадрата со стороной a = 10 см. Мы будем рассматривать силу, действующую на один из зарядов, например, на Q1, со стороны трех других зарядов: Q2, Q3 и Q4.

Шаги для решения:

1. Определим расстояния: Расстояние между Q1 и Q2, а также между Q1 и Q4 равно a = 10 см = 0,1 м. Расстояние между Q1 и Q3 можно найти с помощью теоремы Пифагора:
   d = sqrt(a^2 + a^2) = sqrt(2 * (0,1 м)^2) = 0,1 * sqrt(2) м.
2. Рассчитаем силы: Используем закон Кулона для расчета силы, действующей на Q1 со стороны каждого из зарядов:
   • Сила F21 (со стороны Q2):
     F21 = k * |Q1 * Q2| / r^2 = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (40 * 10^(-9) Кл)^2 / (0,1 м)^2.
   • Сила F41 (со стороны Q4):
     F41 = k * |Q1 * Q4| / r^2 = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (40 * 10^(-9) Кл)^2 / (0,1 м)^2.
   • Сила F31 (со стороны Q3):
     F31 = k * |Q1 * Q3| / r^2 = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (40 * 10^(-9) Кл)^2 / (0,1 * sqrt(2))^2.
3. Сложим векторы сил: Силы F21 и F41 направлены вдоль сторон квадрата, а сила F31 направлена по диагонали. Нужно учитывать углы между ними при сложении.

После всех расчетов мы получим результирующую силу F, действующую на заряд Q1. Это действительно захватывающе, когда ты видишь, как взаимодействуют заряды!

Надеюсь, это поможет тебе в решении задачи! Удачи!