Хорошо, давайте разберем эту задачу по физике шаг за шагом.
Начнем с известных данных:
- Длина нитей одинаковая и равна 30 см = 0.3 м
- Заряд каждого шарика: q = 10^-6 Кл (кулон)
Задача состоит в определении массы каждого шарика.
Шаг 1: Найдем силу электростатического отталкивания между шариками.
Согласно закону Кулона, сила электростатического отталкивания между двумя заряженными телами определяется формулой:
F = k * (q1 * q2) / r^2
Где F - сила отталкивания, k - постоянная Кулона (k = 8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды шаров, r - расстояние между их центрами.
В данной задаче заряды у шариков одинаковые (q1 = q2 = q), а расстояние (r) равно длине нити.
Подставим известные значения в формулу:
F = (8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * [(10^-6 Кл) * (10^-6 Кл)] / (0.3 м)^2
Шаг 2: Найдем массу каждого шарика, используя силу тяжести и силу отталкивания.
Каждый шарик находится в равновесии, т.е. сила тяжести (Fт) равна силе отталкивания (F).
Сила тяжести определяется формулой:
Fт = m * g
Где m - масса шарика, g - ускорение свободного падения (9.8 м/с^2).
Подставим силу отталкивания равную силе тяжести в формулу:
(8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * [(10^-6 Кл) * (10^-6 Кл)] / (0.3 м)^2 = m * g
Шаг 3: Решим уравнение относительно массы (m).
m = [(8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * [(10^-6 Кл) * (10^-6 Кл)] / (0.3 м)^2] / g
Выполним несколько математических операций:
m = [(8.99 * 10^9) * (10^-6)^2] / ((0.3)^2 * 9.8)
m = (8.99 * 10^9) * (10^-6)^2 / (0.3)^2 * 9.8
m = (8.99 * 10^9) * 10^-12 / (0.09 * 9.8)
m = (8.99 * 10^-3) / 0.882
m ≈ 0.0102 кг (округлим до 4-х знаков после запятой)
Таким образом, масса каждого шарика составляет примерно 0.0102 кг.
Школьникам, чтобы понять эту задачу, необходимо знать основы физики, а именно законы равновесия тел и действие силы притяжения.
Для решения этой задачи, нам необходимо разложить вектор силы натяжения по осям X и Y.
Шаг 1: Определение силы тяжести
Масса плаката равна 5 кг. Силой тяжести называется сила, с которой Земля притягивает все тела к своему центру. Закон взаимного притяжения устанавливает, что сила тяжести равна произведению массы тела на ускорение свободного падения (g). В данной задаче ускорение свободного падения примем равным 9,8 м/с² (обычное значение).
F_t = m * g
F_t = 5 кг * 9,8 м/с²
F_t = 49 Н (Ньютон)
Шаг 2: Разложение вектора силы тяжести
Теперь мы должны разложить вектор силы тяжести на два компонента - F_x и F_y. F_x будет направлен вниз по углу 3 градуса с горизонтом, а F_y - перпендикулярно горизонту.
F_x = F_t * cos(угол)
F_x = 49 Н * cos(3 гр)
F_x = 49 Н * 0,9986295347545738 (значение косинуса 3 градуса)
F_x ≈ 48,933 Н
F_y = F_t * sin(угол)
F_y = 49 Н * sin(3 гр)
F_y = 49 Н * 0,052335956242943835 (значение синуса 3 градуса)
F_y ≈ 2,565 Н
Шаг 3: Определение силы натяжения в стропах
Теперь мы можем определить силы натяжения в стропах. В каждом стропе сила натяжения будет равна сумме F_x и F_y.
T = √(F_x² + F_y²)
T = √(48,933 Н² + 2,565 Н²)
T ≈ √(2395,206 Н²)
T ≈ 48,934 Н
Ответ: Силы натяжения в каждом стропе равны приблизительно 48,934 Н, что округляется до 240 Н.
Обратите внимание, что округление происходит на последнем шаге, чтобы получить ответ, более удобный для осмысления школьником.
А=р * дельта V. Дельта V= 4-2=2
А=2*10^6*2= 4 МДж.
ответ:А=4 МДж