Два маленьких одинаковых металлических шарика с зарядами q= 2 мкКл и q2= -4мкКл находятся на расстоянии...

Изначально сила взаимодействия двух шариков с зарядами q1 и q2 на расстоянии r определяется по формуле закона Кулона:

F = k |q1 q2| / r^2,

где k - постоянная Кулона, равная примерно 8.99 10^9 Н м^2 / Кл^2.

После соприкосновения шариков и их разведения на прежнее расстояние сила взаимодействия изменится. После соприкосновения оба шарика будут иметь заряд q = q1 + q2 = 2 мкКл - 4 мкКл = -2 мкКл.

Таким образом, сила взаимодействия после соприкосновения и разведения шариков на прежнее расстояние будет равна:

F' = k |q q| / r^2 = 8.99 10^9 |(-2 10^-6)^2| / (0.3)^2 = 3.9945 10^-3 Н.

Изменение силы взаимодействия можно найти, вычтя изначальную силу из силы после соприкосновения:

ΔF = F' - F = 3.9945 * 10^-3 - F.

Для решения этой задачи нужно понять, что произойдет с зарядами шариков, когда они соприкоснутся и затем будут разведены обратно на прежнее расстояние.

1. Начальное взаимодействие:

   По закону Кулона, сила взаимодействия между двумя заряженными частицами определяется как:

   [ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} ]

   где ( k ) — это константа Кулона (( k \approx 8.99 \times 10^9 \, \text{Нм}^2/\text{Кл}^2 )), ( q_1 = 2 \, \mu\text{Кл} = 2 \times 10^{-6} \, \text{Кл} ), ( q_2 = -4 \, \mu\text{Кл} = -4 \times 10^{-6} \, \text{Кл} ), а ( r = 0.3 \, \text{м} ).

   Подставляя значения, получаем начальную силу:

   [ F_{\text{нач}} = k \frac{|2 \times 10^{-6} \cdot (-4 \times 10^{-6})|}{(0.3)^2} ]

   [ = k \frac{8 \times 10^{-12}}{0.09} = k \frac{8}{0.09} \times 10^{-12} ]

2. Соприкосновение шариков:

   Когда шарики соприкасаются, заряды перераспределяются, так как они одинаковые, и заряд распределяется поровну. Суммарный заряд обоих шариков ( q_{\text{общ}} = q_1 + q_2 = 2 \, \mu\text{Кл} - 4 \, \mu\text{Кл} = -2 \, \mu\text{Кл} ).

   При равномерном распределении заряда каждый шарик получит заряд:

   [ q' = \frac{q_{\text{общ}}}{2} = \frac{-2 \, \mu\text{Кл}}{2} = -1 \, \mu\text{Кл} = -1 \times 10^{-6} \, \text{Кл} ]

3. Взаимодействие после разведения:

   Теперь, когда шарики разведены на прежнее расстояние 30 см, сила взаимодействия между ними будет:

   [ F_{\text{нов}} = k \frac{|q' \cdot q'|}{r^2} = k \frac{|(-1 \times 10^{-6}) \cdot (-1 \times 10^{-6})|}{(0.3)^2} ]

   [ = k \frac{1 \times 10^{-12}}{0.09} = k \frac{1}{0.09} \times 10^{-12} ]

4. Изменение силы:

   Чтобы определить, насколько изменилась сила, найдем отношение новой силы к начальной:

   [ \text{Изменение силы} = \frac{F{\text{нов}}}{F{\text{нач}}} = \frac{k \frac{1}{0.09} \times 10^{-12}}{k \frac{8}{0.09} \times 10^{-12}} = \frac{1}{8} ]

   Таким образом, сила взаимодействия уменьшилась в 8 раз. Это снижение связано с перераспределением зарядов, которое произошло при соприкосновении шариков.