Два маленьких шарика одинаковой массы, каждому из которых сообщили заряд 9×10^-7 Кл, подвешены на нитях длинной 1 м. Угол, на который они разошлись, равен 60°. определите массы шариков !

Добрый день! Рад быть вашим школьным учителем и помочь вам с этим вопросом.

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон Кулона и законы гравитации.

1. Закон Кулона гласит, что силу взаимодействия между двумя заряженными телами можно вычислить по формуле:
F = k * (q1 * q2) / r^2
где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (k ≈ 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды тел, r - расстояние между ними.

2. Также у нас есть закон гравитации, который определяет силу притяжения между двумя телами с массами m1 и m2 по формуле:
F = G * (m1 * m2) / r^2
где F - сила притяжения, G - гравитационная постоянная (G ≈ 6,67 * 10^(-11) Н * м^2 / кг^2), m1 и m2 - массы тел, r - расстояние между ними.

3. Наши шарики имеют одинаковую массу, обозначим ее как m. Значит, оба шарика будут оказывать одинаковую силу на нитку, которая держит их подвешенными.

4. Если мы рассмотрим силы, действующие на каждый шарик, то мы увидим, что сила притяжения массы шарика и сила от отталкивания заряда шарика будут выравнивать друг друга и уравновешивать шарик, чтобы он оставался в равновесии.

5. В данном случае, шарики разошлись на угол 60°, значит, каждый шарик оказывает горизонтальную составляющую силы, равную половине силы взаимодействия между ними.

Теперь мы можем написать уравнение:

F_отталкивания = F_притяжения/2

Используя закон Кулона и закон гравитации, мы можем записать:

k * (q^2) / r^2 = G * (m^2) / r^2

где q - заряд шарика

Мы также знаем, что каждому шарику был передан заряд 9 * 10^(-7) Кл.

Подставляем известные значения в уравнение:

(9 * 10^9) * ((9 * 10^(-7))^2) / (1^2) = (6,67 * 10^(-11)) * ((m^2) / (1^2))

Упрощаем и решаем уравнение:

(9 * 10^9) * (81 * 10^(-14)) = (6,67 * 10^(-11)) * m^2

729 * 10^(-5) = 6,67 * m^2

Разделяем обе части уравнения на 6,67:

(729 * 10^(-5)) / 6,67 = m^2

m^2 ≈ 0,109 * 10^(-5)

Извлекаем квадратный корень и получаем массу одного шарика:

m ≈ √(0,109 * 10^(-5))

m ≈ √(1,09 * 10^(-6))

m ≈ √1,09 * √(10^(-6))

m ≈ 0,033 кг

Таким образом, масса каждого шарика примерно равна 0,033 кг.

Это детальное объяснение позволяет понять, как мы использовали законы Кулона и гравитации для решения задачи и как мы пришли к окончательному ответу.