Яка сила натягу нитки між двома позитивно зарядженими кульками на шовковій нитці, які мають масу 40 мг кожна, заряд

Для решения данной задачи сначала определим силу натяжения \(F\) нити, которая действует между двумя заряженными кульками.

Сила натяжения нити равна силе притяжения между кульками:

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

где \(k\) - постоянная Кулона, \(q_1\) и \(q_2\) - заряды кульки 1 и кульки 2 соответственно, \(r\) - расстояние между кульками.

Мы знаем, что модуль заряда каждой кульки \(q\) составляет 10 нКл (нанокулон). Расстояние между кульками \(r\) равно 5 см, что равняется 0,05 метра. Значение постоянной Кулона \(k = 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\). Подставим данные в формулу:

\[F = \frac{{9 \cdot 10^9 \cdot |10 \cdot 10^{-9} \cdot 10 \cdot 10^{-9}|}}{{(0.05)^2}}\]

Выполняя вычисления, получаем:

\[F = \frac{{9 \cdot 10^9 \cdot 10^{-8}}}{{0.0025}} = \frac{{9 \cdot 10^1}}{{0.0025}} = 3600\]

Таким образом, сила натяжения нити между кульками составляет 3600 Н (ньютон).

Для второй части задачи, когда одна из кульков имеет измененный заряд, нам необходимо учесть, что знак одного из зарядов изменится на противоположный. Пусть \(q_1\) - заряд первой кульки (который остался неизменным), а \(q_2"\) - заряд второй кульки (измененный заряд).

Теперь сила притяжения между кульками будет выглядеть следующим образом:

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

Подставляя значения и выполняя вычисления, получаем:

\[F" = \frac{{9 \cdot 10^9 \cdot |10 \cdot 10^{-9} \cdot (-10) \cdot 10^{-9}|}}{{(0.05)^2}}\]
\[F" = \frac{{9 \cdot 10^9 \cdot 10^{-8}}}{{0.0025}} = \frac{{9 \cdot 10^1}}{{0.0025}} = -3600\]

Таким образом, сила натяжения нити между кульками при измененном заряде одной из них составляет -3600 Н (ньютон).

Пояснение: Изменение знака заряда одной из кульок приводит к изменению знака силы притяжения между ними. Это означает, что нить будет испытывать отталкивающую силу при наличии заряда с противоположным знаком. Сила отталкивания равна силе притяжения, но с противоположным знаком. В данном случае, сила отталкивания будет составлять 3600 Н (ньютон).