Trije enaki točkovni naboji, vsak z maso m = 0, 100 kg in naboj q visi na treh nizih. Če so dolžine levega in desnega niza L = 30 cm in kot z navpičnico θ = 45 .0 , kakšna je vrednost polnjenja q?

Trije enaki točkovni naboji, vsak z maso m = 0, 100 kg in naboj q visi na treh nizih. Če so dolžine levega in desnega niza L = 30 cm in kot z navpičnico θ = 45 .0 , kakšna je vrednost polnjenja q?
Anonim

Stanje, opisano v problemu, je prikazano na zgornji sliki.

Naj bodo naboji na vsaki točki (A, B, C) # qC #

V #Delta OAB, / _ OAB = 1/2 (180-45) = 67.5 ^ @ #

Torej #/_CAB=67.5-45=22.5^@#

# / _ AOC = 90 ^ @ #

Torej # AC ^ 2 = OA ^ 2 + OC ^ 2 = 2L ^ 2 #

# => R ^ 2 = 2L ^ 2 #

Za #Delta OAB, #

# AB ^ 2 = OA ^ 2 + OB ^ 2-2OA * OBcos45 ^ @ #

# => r ^ 2 = L ^ 2 + L ^ 2-2L ^ 2xx1 / sqrt2 = L ^ 2 (2-sqrt2) #

Zdaj sile, ki delujejo na A

Električna odbojna sila B na A

# F = k_eq ^ 2 / r ^ 2 #

Električna odbojna sila C na A

# F_1 = k_eq ^ 2 / R ^ 2 #

kje # k_e = "Coulombova konst" = 9xx10 ^ 9Nm ^ 2C ^ -2 #

# F / F_1 = R ^ 2 / r ^ 2 = sqrt2 / (2-sqrt2) = (sqrt2 (2 + sqrt2)) / ((2 + sqrt2) (2-sqrt2)) #

# = (2sqrt2 + 2) / 2 = sqrt2 + 1 #

In # T = "Napetost na nizu" #

Glede na ravnotežje sil, ki delujejo na A, lahko pišemo

Za navpične sile na A

# Tcos45 + Fsin22.5 = mg #

# => T / sqrt2 = mg-Fsin22.5 …….. 1 #

Za horizontalne sile na A

# Tsin45 = Fcos22.5 + F_1 #

# => T / sqrt2 = Fcos22.5 + F_1 …….. 2 #

Če primerjamo 1 in 2, dobimo

# Fcos22.5 + F_1 = mg-Fsin22.5 #

# => Fcos22.5 + Fsin22.5 + F_1 = mg #

# => F (cos22.5 + sin22.5) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (cos ^ 2 22.5 + sin ^ 2 22.5 + 2sin22.5xxcos22.5)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (1 + sin45)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (1 + 1 / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F_1xx (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F_1 (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + 1 = 0,1xx9,81 #

# => F_1xx6.47 = 0.1xx9.81 #

# => k_eq ^ 2 / R ^ 2 = (0.1xx9.81) /6.47~~0.152#

# => q = Rxxsqrt (0.152 / k_e) #

# => q = sqrt2Lxxsqrt (0.152 / k_e) #

# => q = sqrt2xx0.3xxsqrt (0.152 / (9xx10 ^ 9)) C = 1.74muC #