Для определения заряда капель воспользуемся формулами для силы гравитационного притяжения и силы кулоновского отталкивания.
Сила гравитационного притяжения:Fg = G (m1 m2) / r^2
где Fg - сила гравитационного притяжения,G - постоянная гравитации,m1 и m2 - массы капель,r - расстояние между каплями.
Сила кулоновского отталкивания:Fe = k (q1 q2) / r^2
где Fe - сила кулоновского отталкивания,k - постоянная Кулона,q1 и q2 - заряды капель.
Условие уравновешивания сил:Fg = Fe
G (m1 m2) / r^2 = k (q1 q2) / r^2
Так как массы капель одинаковые, то m1 = m2 = m.
G m^2 / r^2 = k q^2 / r^2
m^2 = (k * q^2) / G
m = sqrt((k * q^2) / G)
Для уравновешивания сил будем полагать, что G = 6.67 10^-11 Н м^2 / кг^2, k = 8.99 10^9 Н м^2 / Кл^2.
После подстановки значений постоянных получим:
m = sqrt((8.99 10^9 q^2) / 6.67 * 10^-11)
m = sqrt(1.348 10^20 q^2)
m = 1.16 10^10 q
Так как радиус капель равен 0,1 мм, то их масса m будет равна массе равномерной сферы с радиусом 0,1 мм и плотностью воды.
m = (4/3) π r^3 * ρ
где ρ - плотность воды (1000 кг/м^3).
Подставим значения и найдем массу m:
m = (4/3) π (0.1 10^-3)^3 1000 = 4.19 * 10^-14 кг
Подставим значение массы m в уравнение m = 1.16 10^10 q и найдем заряд капель:
4.19 10^-14 = 1.16 10^10 * q
q = 4.19 * 10^-24 Кл
Ответ: Заряд капель равен 4.19 * 10^-24 Кл.
Для определения заряда капель воспользуемся формулами для силы гравитационного притяжения и силы кулоновского отталкивания.
Сила гравитационного притяжения:
Fg = G (m1 m2) / r^2
где Fg - сила гравитационного притяжения,
G - постоянная гравитации,
m1 и m2 - массы капель,
r - расстояние между каплями.
Сила кулоновского отталкивания:
Fe = k (q1 q2) / r^2
где Fe - сила кулоновского отталкивания,
k - постоянная Кулона,
q1 и q2 - заряды капель.
Условие уравновешивания сил:
Fg = Fe
G (m1 m2) / r^2 = k (q1 q2) / r^2
Так как массы капель одинаковые, то m1 = m2 = m.
G m^2 / r^2 = k q^2 / r^2
m^2 = (k * q^2) / G
m = sqrt((k * q^2) / G)
Для уравновешивания сил будем полагать, что G = 6.67 10^-11 Н м^2 / кг^2, k = 8.99 10^9 Н м^2 / Кл^2.
После подстановки значений постоянных получим:
m = sqrt((8.99 10^9 q^2) / 6.67 * 10^-11)
m = sqrt(1.348 10^20 q^2)
m = 1.16 10^10 q
Так как радиус капель равен 0,1 мм, то их масса m будет равна массе равномерной сферы с радиусом 0,1 мм и плотностью воды.
m = (4/3) π r^3 * ρ
где ρ - плотность воды (1000 кг/м^3).
Подставим значения и найдем массу m:
m = (4/3) π (0.1 10^-3)^3 1000 = 4.19 * 10^-14 кг
Подставим значение массы m в уравнение m = 1.16 10^10 q и найдем заряд капель:
4.19 10^-14 = 1.16 10^10 * q
q = 4.19 * 10^-24 Кл
Ответ: Заряд капель равен 4.19 * 10^-24 Кл.