Какие сравнения можно сделать между модулями силы взаимодействия между двумя металлическими шарами разноименных зарядов

Давайте разберем задачу шаг за шагом, чтобы ответить на вопрос с полным обоснованием.

Когда мы имеем дело с взаимодействием между зарядами, сила взаимодействия рассчитывается с помощью закона Кулона:

\[F = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}}\]

где \(F\) - сила взаимодействия, \(k\) - постоянная Кулона, \(q_1\) и \(q_2\) - величины зарядов двух тел, \(r\) - расстояние между зарядами.

В данной задаче нам нужно сравнить силу взаимодействия между двумя металлическими шарами (F1) с силой взаимодействия между двумя точечными зарядами (F2), находящимися на том же расстоянии.

Для начала рассмотрим взаимодействие между точечными зарядами. В данном случае у нас нет информации о значениях зарядов, поэтому для наших рассуждений предположим, что значения зарядов равны: \(q_1 = +1\) и \(q_2 = -1\). Подставляя эти значения в формулу, получаем:

\[F2 = \frac{{k \cdot |1 \cdot (-1)|}}{{r^2}} = \frac{{k}}{{r^2}}\]

Теперь рассмотрим взаимодействие между металлическими шарами. В данном случае, у нас также нет информации о значениях зарядов и диаметрах шаров, но мы можем предположить, что у нас есть два одинаковых по размеру и заряду шара (пусть \(Q_1\) и \(Q_2\)). Взаимодействие между шарами можно рассчитать с помощью следующей формулы:

\[F1 = \frac{{k \cdot |Q_1 \cdot Q_2|}}{{r^2}}\]

Мы можем сделать несколько наблюдений:

1. Модули (абсолютные значения) зарядов в формулах для F1 и F2 одинаковы, так как у нас шары и точечные заряды имеют разноименные заряды.
2. Расстояние между зарядами (r) также одинаково, так как шары и точечные заряды находятся на одном расстоянии.
3. Мы знаем, что шары являются металлическими и равномерно заряжеными, поэтому значения зарядов (Q1 и Q2) также одинаковы.

Теперь мы можем сделать вывод: силы взаимодействия между шарами (F1) и силы взаимодействия между точечными зарядами (F2) находятся в прямой пропорции с применением закона Кулона, и их модули должны быть равными. Следовательно, правильный ответ 2: модуль силы взаимодействия между шарами (F1) равен модулю силы взаимодействия между точечными зарядами (F2).

Обратите внимание, что наши рассуждения основаны на предположении о равных значениях зарядов на шарах. В реальной ситуации эти значения могут быть разными, что приведет к различным значениям силы взаимодействия.