Для того, щоб знайти потрібний заряд, використаємо наступну формулу:
F_el = F_gr
де F_el - електрична сила, що виникає між кульками через їх заряди,F_gr - сила тяжіння кульок, що діє вниз.
Електрична сила між кульками зарядженими зарядами визначається за формулою:
F_el = k * q^2 / r^2
де k - коефіцієнт електростатичної постійної,q - заряд кульок,r - відстань між кульками.
Сила тяжіння, що діє на кульки вниз, визначається формулою:
F_gr = m * g
де m - маса кульок,g - прискорення вільного падіння.
Оскільки нитка утворює з вертикаллю кут 45°, то горизонтальна компонента сили тяжіння дорівнює силі електричного відштовхування:
m g sin(45°) = k * q^2 / r^2
Підставимо відомі значення:
m = 0,9 г = 0,0009 кгg = 9,8 м/с^2sin(45°) = √2 / 2k ≈ 9 10^9 Nm^2/C^2r = 0,3 м
0,0009 9,8 √2 / 2 = 9 10^9 q^2 / (0,3)^2
0,00441 = 9 10^9 q^2 / 0,09
0,00441 0,09 = 9 10^9 * q^2
0,0003969 = 9 10^9 q^2
q^2 = 0,0003969 / 9 * 10^9
q^2 = 4,41 * 10^-11
q = √(4,41 * 10^-11)
q ≈ 2 * 10^-6 Кл
Отже, необхідно передати кулькам заряди приблизно 2 мкКл, щоб їхні нитки утворили з вертикаллю кут 45°.
Для того, щоб знайти потрібний заряд, використаємо наступну формулу:
F_el = F_gr
де F_el - електрична сила, що виникає між кульками через їх заряди,
F_gr - сила тяжіння кульок, що діє вниз.
Електрична сила між кульками зарядженими зарядами визначається за формулою:
F_el = k * q^2 / r^2
де k - коефіцієнт електростатичної постійної,
q - заряд кульок,
r - відстань між кульками.
Сила тяжіння, що діє на кульки вниз, визначається формулою:
F_gr = m * g
де m - маса кульок,
g - прискорення вільного падіння.
Оскільки нитка утворює з вертикаллю кут 45°, то горизонтальна компонента сили тяжіння дорівнює силі електричного відштовхування:
m g sin(45°) = k * q^2 / r^2
Підставимо відомі значення:
m = 0,9 г = 0,0009 кг
g = 9,8 м/с^2
sin(45°) = √2 / 2
k ≈ 9 10^9 Nm^2/C^2
r = 0,3 м
0,0009 9,8 √2 / 2 = 9 10^9 q^2 / (0,3)^2
0,00441 = 9 10^9 q^2 / 0,09
0,00441 0,09 = 9 10^9 * q^2
0,0003969 = 9 10^9 q^2
q^2 = 0,0003969 / 9 * 10^9
q^2 = 4,41 * 10^-11
q = √(4,41 * 10^-11)
q ≈ 2 * 10^-6 Кл
Отже, необхідно передати кулькам заряди приблизно 2 мкКл, щоб їхні нитки утворили з вертикаллю кут 45°.