Question

Задача 4. Шарик массой m-? и зарядом q1 = 10нКл подвешен на тонкой невесомой нити. Под ним расположен заряд q0v= 1нКл на расстоянии r = 9,5см Сила натяжения нити равна Т = 0,02мН. Определите
значение величины, обозначенной «?»

Answer 1

Добрый день! Я рад принять роль школьного учителя и помочь вам с задачей. Давайте рассмотрим пошаговое решение.

Шарик подвешен на нити, поэтому сила натяжения нити направлена вверх и равна силе тяжести шарика.

Шарик имеет массу m и заряд q1 = 10нКл. Мы должны определить значение неизвестной величины, обозначенной "?".

Для начала воспользуемся первым законом Ньютона, который гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю или:
ΣF = 0.

В данном случае, на шарик действуют две силы - сила натяжения нити и сила взаимодействия с зарядом q0.

Сила натяжения нити направлена вверх, и мы знаем ее значение: Т = 0,02мН.

Сила взаимодействия между зарядами определяется законом Кулона:
F = k * (|q1| * |q0|) / r^2,

где k - постоянная Кулона, равная 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, q1 и q0 - абсолютные значения зарядов, r - расстояние между зарядами.

Мы знаем, что F должна быть равна нулю для равновесия системы, поэтому можно записать уравнение:

ΣF = Т - F = 0,

или

Т = F.

Подставим значения:

Т = 0,02мН,
F = k * (|q1| * |q0|) / r^2.

Подставляем значения зарядов и расстояния:

Т = k * (|10нКл| * |1нКл|) / (0,095м)^2.

Для упрощения вычислений, перейдем к СИ единицам:

Т = k * (|10 * 10^(-9) Кл| * |1 * 10^(-9) Кл|) / (0,095 * 10^(-2) м)^2.

Теперь можем рассчитать значение силы натяжения нити:

Т = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (10 * 10^(-9) Кл * 1 * 10^(-9) Кл) / (0,095 * 10^(-2) м)^2.

Производим вычисления:

Т = 9 * 10^9 * (10 * 1) / (0,095^2) м^2/с^2.

Таким образом, мы получаем значение силы натяжения нити:

Т = 9 * 10^9 * 10 / (0,009025) м^2/с^2.

Заменяем значение силы натяжения нити в уравнении ΣF = Т - F = 0:

Т = F,

9 * 10^9 * 10 / (0,009025) м^2/с^2 = F.

Теперь можем найти значение величины "?"

Заметим, что значение силы взаимодействия между зарядами равняется силе натяжения нити в этой задаче, так как ΣF = Т - F = 0.

Значит, значение "?", которое мы ищем, равно:

? = q1.

Теперь можем подставить значение q1 в уравнение:

? = 10нКл.

Таким образом, значение величины "?" составляет 10нКл.

Я надеюсь, что я смог максимально подробно и обстоятельно объяснить решение задачи. Если у вас возникли еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их!