Дві одинакові кульки, що мають заряди 3 мкКл і 6 мкКл
торкаються одна до одної і розходяться на відстань 6 см.
Визначити заряди кульок після зіткнення і силу взаємодії до
зіткнення.
Ответы
При зіткненні кульок їх заряди перерозподіляться таким чином, що кожна кулька матиме однаковий заряд. Нехай після зіткнення заряд кожної кульки становить Q. Тоді за законом збереження заряду маємо:
Q + Q = 3 мкКл + 6 мкКл
Звідси отримуємо Q = 4,5 мкКл.
Сила взаємодії між кульками до зіткнення може бути визначена за законом Кулона:
F = k * (q1 * q2) / r^2,
де k - коефіцієнт Кулона, q1 та q2 - заряди кульок, r - відстань між кульками.
Якщо кульки торкалися одна до одної, то їх відстань до зіткнення була рівна сумі їх радіусів, тобто r = 2см = 0,02 м. Тоді сила взаємодії до зіткнення дорівнює:
F = k * (3 мкКл * 6 мкКл) / (0,02 м)^2 ≈ 2,7 Н.
Після зіткнення кульки віддаляться одна від одної на відстань d = 6 см = 0,06 м. Сила взаємодії між кульками після зіткнення може бути визначена так само за законом Кулона зі зміненими зарядами та відстанню:
F' = k * (Q * Q) / d^2 ≈ 0,68 Н.
Отже, після зіткнення кульки матимуть заряд 4,5 мкКл, а сила їх взаємодії становитиме близько 0,68 Н.