Яка буде сила натягу шовкової нитки, коли підвісити на ній металеву кульку вагою 10 г та зарядом +0,4 мккл, а нижче

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать закон Кулона для определения силы взаимодействия электричных зарядов, а также закон Гука для определения силы натяжения нити.

Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна их величине и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для расчета силы взаимодействия двух зарядов выглядит следующим образом:

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

где:
- \(F\) - сила взаимодействия,
- \(k\) - электрическая постоянная (равная примерно \(9 \times 10^9 \, Н \cdot \frac{м^2}{Кл^2}\)),
- \(q_1\) и \(q_2\) - заряды первого и второго тел соответственно,
- \(r\) - расстояние между зарядами.

В нашей задаче у нас имеется два заряда: заряд \(+0,4\) мккл на металлической кульке и заряд \(+1\) мккл на другом месте. Для начала, давайте вычислим силу взаимодействия между этими зарядами.

\[F = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r^2} = \frac{(9 \times 10^9) \cdot |(+0,4 \times 10^{-6}) \cdot (+1 \times 10^{-6})|}{(0,2)^2}\]

Теперь, найдя силу взаимодействия \(F\), мы можем перейти к определению силы натяжения нити. Сила натяжения нити будет равна силе притяжения кульки к заряду ниже, так как нить не растянута и находится в состоянии равновесия. Значит:

\[T = F = \frac{(9 \times 10^9) \cdot |(+0,4 \times 10^{-6}) \cdot (+1 \times 10^{-6})|}{(0,2)^2}\]

Вычислим значение силы натяжения нити по приведенной формуле:

\[T = \frac{(9 \times 10^9) \cdot |0,4 \times 10^{-12}|}{0,04} = \frac{9 \times 0,4}{0,04} \times 10^{-3} = 90 \times 10^{-3} = 90 \times 10^{-3} \, Н\]

Таким образом, сила натяжения шелковой нитки будет равна \(90 \times 10^{-3}\) Н (или 0,09 Н).

Идя дальше в объяснении, можно упомянуть, что эта сила натяжения является одним из факторов, влияющих на устойчивость и расположение элементов в таких системах. Заряды взаимодействуют между собой при помощи электрических сил, и эти силы могут влиять на равновесие системы и положение зарядов.