Question

Залізну кульку об’ємом V = 1,27 см 3 заряджають зарядом q = 100 нКл
і занурюють в посудину з олією. Визначити, при якій напруженості
електричного поля, лінії якого напрямлені проти сили тяжіння, кулька почне
спливати.

Answer 1

Для того, щоб залізна кулька почала спливати в олії, потрібно, щоб сила Архімеда була більша за силу тяжіння. Сила Архімеда визначається формулою:

F_A = ρVg

де ρ - густина рідини, V - об'єм кульки, g - прискорення вільного падіння.

Сила тяжіння ж може бути визначена як:

F_T = qE

де q - заряд кульки, E - напруженість електричного поля.

Оскільки лінії електричного поля напрямлені проти сили тяжіння, то напруга електричного поля буде пропорційною вагі густина олії.

Отже, щоб залізна кулька почала спливати, маємо:

F_A > F_T

ρVg > qE

E < ρVg/q

Підставляємо дані і отримуємо:

E < (0.9 г/см³) * (1.27 см³) * (9.81 м/с²) / (100 нКл)

E < 1.12 * 10^5 Н/Кл

Отже, при напруженості електричного поля меншій за 1.12 * 10^5 Н/Кл, залізна кулька почне спливати в олії.