Дві дощові хмари мають електричні заряди 15 і 30 Кл. Хмари перебувають на відстані 3 км одна від одної. Обчисліть силу кулонівської взаємодії між хмарами, вважаючи їх точковими зарядами, оскільки розміри хмар значно менші за відстані між ними.
Вирішіть задачу с "дано" будь ласка
Ответы
Відповідь:
Пояснення:
Дано:
Заряд хмари -1, q1 = 15 кеВ = 15 000 електрон-вольтів
Заряд хмари - 2, q2 = 30 кеВ = 30 000 електрон-вольтів
Відстань між двома хмарами, r = 3 км = 3 000 метрів
Силу кулонівської взаємодії між двома хмарами можна розрахувати за допомогою закону Кулона:
F = : F = ( kq1 * q2 )/r^2
де k - кулонівська стала, яка має значення 8,99 x 10^9 Н м^2/С^2.
Підставивши отримані значення в рівняння, отримаємо:
F = (8,99 x 10^9 Н м^2/С^2) * (15 000 еВ) * (30 000 еВ) / (3 000 м)^2
Нам потрібно перевести заряди з електрон-вольт в кулони, оскільки закон Кулона базується на одиницях СІ:
1 еВ = 1,602 x 10^-19 Кл
Отже, q1 = 15 000 еВ * (1,602 x 10^-19 Кл/еВ) = 2,403 x 10^-15 Кл
і q2 = 30 000 еВ * (1.602 x 10^-19 C/еВ) = 4.806 x 10^-15 C
Підставивши ці значення в рівняння, отримаємо:
F = (8,99 x 10^9 Н м^2/C^2) * (2,403 x 10^-15 C) * (4,806 x 10^-15 C) / (3,000 м)^2
= 2,42 x 10^-7 Н
Отже, сила кулонівської взаємодії між двома хмарами становить 2.42 x 10^-7 Н.
Отриманий результат означає, що між двома хмарами діятиме електростатична сила притягання. Оскільки дві хмари мають протилежні заряди, одна з них позитивно заряджена, а інша - негативно, то сила між ними буде притягальною.
Важливо зазначити, що цей розрахунок припускає, що дві хмари є точковими зарядами, а це означає, що вони не мають фізичного розміру або форми. Насправді хмари мають певний розмір і форму, а заряди розподілені в їхньому об'ємі нерівномірно. Кулонівська сила між двома реальними хмарами буде складнішою, ніж наведений тут розрахунок, і залежатиме від конкретної форми і розподілу зарядів у кожній хмарі. Однак для цілей базового розрахунку припущення про точкові заряди є розумним наближенням.