Два одинаковых шарика массы m подвешены на нити. расстояние между шариками l. найти силы натяжения нитей, если шарикам сообщили одинаковые положительные заряды q, а в точке подвеса, отстоящей от верхнего шарика на расстояние l? поместили заряд q того же знака.
1. Сначала рассмотрим первый шарик:
- На него действует сила тяжести, равная массе шарика умноженной на ускорение свободного падения g. Обозначим эту силу как F_тяж.
- На шарик также действует сила кулоновского притяжения от второго шарика. Эта сила будет равна по модулю k*q^2 / l^2, где k - постоянная кулоновского притяжения (k = 9*10^9 Н*м^2/Кл^2), q - заряд шарика, l - расстояние между шариками. Обозначим эту силу как F_прит.
- Если мы рассмотрим систему в целом, то на первый шарик также будет действовать сила натяжения нити T_1.
2. Теперь рассмотрим второй шарик:
- На него также действует сила тяжести F_тяж.
- И сила кулоновского притяжения от первого шарика F_прит.
- А также сила натяжения нити T_2.
Теперь, чтобы найти силы натяжения нитей T_1 и T_2, нужно применить закон Ньютона для каждого из шариков в вертикальном направлении.
1. Для первого шарика:
Сумма всех сил в вертикальном направлении равна нулю (т.к. шарик находится в покое или движется равномерно).
F_тяж + F_прит + T_1 = 0
Формула для силы кулоновского притяжения между шариками - F_прит = k * q^2 / l^2
Подставляем это значение в уравнение:
F_тяж + k * q^2 / l^2 + T_1 = 0
Теперь можно выразить силу натяжения T_1:
T_1 = -F_тяж - k * q^2 / l^2
2. Для второго шарика:
Также сумма всех сил в вертикальном направлении равна нулю:
F_тяж + F_прит + T_2 = 0
Подставляем значение силы кулоновского притяжения F_прит = k * q^2 / l^2:
F_тяж + k * q^2 / l^2 + T_2 = 0
Теперь можно выразить силу натяжения T_2:
T_2 = -F_тяж - k * q^2 / l^2
Таким образом, силы натяжения нитей будут равны -F_тяж - k * q^2 / l^2. Обратите внимание, что знак минус означает, что направление сил натяжения направлено вверх, против силы тяжести.