На вертикальну діелектричну спицю нанизують дві позитивно заряджені кульки. Вони можуть без тертя ковзати по Заряди кульок д -2 нКл і q: = 4 нКл. Верхня кулька встановлюється на висоті 2 см над нижньою Визначте масу верхньої кульки. Дономожіть пж даю 50 баліб!!!
Ответы
Ответ:
Для розв'язання задачі використаємо закон збереження енергії. Під час переміщення верхньої кульки на висоту h вона здійснює роботу проти сили тяжіння і електричної відштовхування, тому:
mgh = ΔE = qΔV
де m - маса верхньої кульки, g - прискорення вільного падіння, h - висота, на яку піднято верхню кульку, ΔE - зміна енергії системи кульок, q - заряд кульок, ΔV - різниця потенціалів між кульками.
При цьому різниця потенціалів між кульками дорівнює:
ΔV = V2 - V1 = q / (4πε₀d),
де V1 і V2 - потенціали нижньої і верхньої кульок, d - відстань між кульками, ε₀ - діелектрична проникливість вакууму.
Знаючи заряд кульок, можна обчислити різницю потенціалів між кульками. Для цього підставимо дані у формулу:
ΔV = q / (4πε₀d) = 4 нКл / (4π · 8,85·10⁻¹² Ф/м · 0,02 м) ≈ 1,43 В
Підставляючи це значення у перше рівняння, отримаємо:
mgh = qΔV
m = qΔV / gh = 4 нКл · 1,43 В / (9,81 м/с² · 0,02 м) ≈ 0,92 г
Тому маса верхньої кульки дорівнює близько 0,92 г.