301.Расстояние между свободными зарядами Q=180 нКл и Q= 720 нКл равно 60см. Определить точку на прямой, проходящей через заряды, в которой нужно поместить третий заряд Q3 так, чтобы система зарядов находилась в равновесии. Определить величину и знак заряда. Устойчивое или неустойчивое будет равновесие?
В данной задаче мы имеем два заряда Q1 = 180 нКл и Q2 = 720 нКл, а также расстояние между ними, равное d = 60 см. Нам нужно определить точку на прямой, через которую проходят заряды Q1 и Q2, в которую нужно поместить третий заряд Q3 так, чтобы система зарядов находилась в равновесии.
Для начала, нам необходимо рассчитать силу притяжения/отталкивания между зарядами Q1 и Q2. Для этого воспользуемся законом Кулона, который гласит:
F = k * (Q1 * Q2) / r^2,
где F - сила взаимодействия между зарядами,
k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Нм^2/Кл^2),
Q1 и Q2 - величины зарядов,
r - расстояние между зарядами.
Таким образом, для зарядов Q1 и Q2 сила взаимодействия будет равна:
F = (9 * 10^9 Нм^2/Кл^2) * ((180 * 10^(-9) Кл) * (720 * 10^(-9) Кл)) / (0.6 м)^2.
Выполняя все операции, получаем:
F = 1,35 * 10^(-2) Н.
Теперь нам нужно поместить третий заряд Q3 так, чтобы система находилась в равновесии. Равновесие происходит в том случае, если сумма всех сил на каждый из зарядов в системе равна нулю.
Сумма всех сил, действующих на заряд Q3, будет равна сумме притягивающей и отталкивающей сил. В нашем случае, притягивающая сила будет составлять 1,35 * 10^(-2) Н (это мы рассчитали выше).
Чтобы найти отталкивающую силу, можем воспользоваться тем же законом Кулона. Нам нужно найти заряд Q3 исходя из условия равновесия системы. Заряд Q3 будет притягиваться к заряду Q1 и отталкиваться от заряда Q2.
Таким образом, у нас есть равенство сил:
(9 * 10^9 Нм^2/Кл^2) * ((180 * 10^(-9) Кл) * Q3) / (0,3 м)^2 = (9 * 10^9 Нм^2/Кл^2) * ((720 * 10^(-9) Кл) * Q3) / (0,3 м)^2.
Выполняя несложные алгебраические действия, мы можем упростить это уравнение до:
180 * 10^(-9) Кл * Q3 = 720 * 10^(-9) Кл * Q3.
Отсюда видно, что заряд Q3 не влияет на равновесие системы и может быть любым значением.
Таким образом, у нас есть неоднозначность по поводу величины и знака заряда Q3.
Но что касается устойчивости или неустойчивости равновесия, то в нашем случае равновесие будет неустойчивым, так как любое малейшее изменение расстояния или зарядов может нарушить его.
Надеюсь, что мое объяснение было понятным и полезным для вас! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать!