Шарик массой 1 г и зарядом 0,1 мкКл висит на невесомой и нерастяжимой нити в однородном горизонтальном ЭП напряжённостью 100 кВ/м. Если ускорение свободного падения равно 9,8 м/с2, то чему равна сила натяжения нити (в мН) с точностью до целого числа?
Сила натяжения нити будет равна сумме двух сил: силы тяжести и силы электростатического взаимодействия.
1. Первым шагом рассмотрим силу тяжести, которая определяется формулой:
F1 = m * g
где F1 - сила тяжести, m - масса шарика, g - ускорение свободного падения.
Подставим известные значения в формулу:
F1 = 1 г * 9.8 м/с² = 0.0098 Н
2. Вторым шагом рассмотрим силу электростатического взаимодействия. Она определяется формулой:
F2 = q * E
где F2 - сила электростатического взаимодействия, q - заряд шарика, E - напряжённость электрического поля.
Подставим известные значения в формулу:
F2 = 0.1 мкКл * 100 кВ/м = 0.1 * 10⁻⁶ Кл * 100 * 10³ В/м = 0.01 Н
3. Итак, сила натяжения нити будет равна сумме сил тяжести и силы электростатического взаимодействия:
F = F1 + F2 = 0.0098 Н + 0.01 Н = 0.0198 Н
4. Чтобы получить силу натяжения нити в миллиньютонах (мН), умножаем значение силы на 1000:
F (в мН) = 0.0198 Н * 1000 = 19.8 мН
Ответ: Сила натяжения нити равна 19.8 мН.
Обоснование: В данной задаче мы использовали два принципа: закон тяготения и закон Кулона. Сумма этих двух сил дает нам силу натяжения нити. Мы применили соответствующие формулы и подставили известные значения, что позволило нам получить результат с погрешностью до целого числа.