Два одинаковых металлических шарика обладающие зарядами -4q и 2q привели в соприкосновение и развели...

Когда два заряженных тела приводят в соприкосновение, их заряды перераспределяются поровну, так как они одинаковые и сделаны из проводящего материала. Давайте разберём, как это работает в данном случае.

1. До соприкосновения:
   • Заряд первого шарика: (-4q)
   • Заряд второго шарика: (2q)

Сила взаимодействия между ними определяется законом Кулона:

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

где (k) — константа электростатического взаимодействия, (q_1) и (q_2) — заряды шариков, а (r) — расстояние между ними.

Подставим значения:

[ F_{\text{до}} = k \frac{|-4q \cdot 2q|}{r^2} = k \frac{8q^2}{r^2} ]

1. После соприкосновения:
   • Общий заряд системы: (-4q + 2q = -2q)
   • После соприкосновения заряды распределяются поровну: каждый шарик получит заряд (-q).

Теперь заново рассчитываем силу взаимодействия:

[ F_{\text{после}} = k \frac{|-q \cdot (-q)|}{r^2} = k \frac{q^2}{r^2} ]

1. Сравнение сил до и после:

Сила до соприкосновения была (8k \frac{q^2}{r^2}), а после — (k \frac{q^2}{r^2}).

Таким образом, сила уменьшилась в 8 раз. До соприкосновения сила была направлена на сближение зарядов (разных знаков), а после соприкосновения — на отталкивание (одинаковых знаков).

Следовательно, правильный ответ: 2) изменила направление и уменьшилась в 8 раз.

По закону Кулона сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F = k |q1 q2| / r^2

Где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между шариками.

После соприкосновения и разведения на прежнее расстояние модули зарядов остаются прежними, но знаки зарядов меняются, так как происходит перераспределение зарядов. При этом сила взаимодействия будет пропорциональна произведению модулей зарядов, то есть F = k 4q 2q / r^2 = 8k |q1 q2| / r^2.

Таким образом, сила взаимодействия изменила направление и увеличилась в 8 раз. Ответ: 1) изменила направление увеличилась в 8 раз.