Какова необходимая сила натяжения нити в момент, когда угол нити с вертикалью составляет 30 градусов, для подвешенного

Хорошо, чтобы найти необходимую силу натяжения нити, нам понадобится использовать закон Кулона для электростатической силы, а также закон силы тяжести.

Давайте начнем с расчета электростатической силы, которая действует на подвешенное тело. Вертикально направленное однородное электрическое поле создает силу на заряженное тело, определяемую законом Кулона:

\[F_{\text{эл}} = q \cdot E\]

где \(F_{\text{эл}}\) - электростатическая сила, \(q\) - заряд тела, \(E\) - напряженность электрического поля.

Мы знаем, что масса тела равна 10 кг и заряд равен 5 мккл (микрокулон), который мы должны перевести в кулоны:
\[q = 5 \times 10^{-6} \, \text{Кл}\]

Теперь мы можем рассчитать электростатическую силу:
\[F_{\text{эл}} = (5 \times 10^{-6} \, \text{Кл}) \cdot (2 \times 10^3 \, \text{В/м})\]

\[F_{\text{эл}} = 10^{-5} \, \text{Н}\]

Теперь нам нужно учесть силу тяжести, действующую на тело. Сила тяжести определяется массой тела и ускорением свободного падения (\(g\)), которое равно примерно 9,8 м/с² на поверхности Земли:

\[F_{\text{тяж}} = m \cdot g\]

где \(F_{\text{тяж}}\) - сила тяжести, \(m\) - масса тела, \(g\) - ускорение свободного падения.

Подставляя значения, получаем:
\[F_{\text{тяж}} = (10 \, \text{кг}) \cdot (9,8 \, \text{м/с²})\]

\[F_{\text{тяж}} = 98 \, \text{Н}\]

Теперь, когда у нас есть сила тяжести и электростатическая сила, действующие на тело, мы можем найти необходимую силу натяжения нити в момент отклонения на 90 градусов и отпускания.

В данной ситуации, когда угол нити с вертикалью составляет 30 градусов, электростатическая сила и сила тяжести компенсируют друг друга, обеспечивая равновесие системы. Это означает, что сила натяжения нити должна быть равной сумме этих сил:

\[F_{\text{нат}} = F_{\text{эл}} + F_{\text{тяж}}\]

\[F_{\text{нат}} = 10^{-5} \, \text{Н} + 98 \, \text{Н}\]

\[F_{\text{нат}} \approx 98 \, \text{Н}\]

Таким образом, необходимая сила натяжения нити в момент отклонения на 90 градусов и отпускания составляет около 98 Ньютонов.