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 $разныхзнаков$, а после соприкосновения — на отталкивание $одинаковыхзнаков$.

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.