Для решения данной задачи мы можем использовать закон Кулона, который гласит, что величина электростатической силы между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
[ F = k \frac{|Qq|}{r^2} ]
где ( F ) — сила взаимодействия между зарядами, ( Q ) и ( q ) — величины зарядов, ( r ) — расстояние между зарядами, ( k ) — коэффициент пропорциональности.
- Из условия задачи известно, что при расположении заряда ( q ) в вершине ( C ) сила взаимодействия с зарядом ( Q ) составляет ( 2.5 \times 10^{-8} ) Н. Пусть расстояние между зарядами ( Q ) и ( q ), когда ( q ) находится в ( C ), равно ( AC ).
[ F_{AC} = k \frac{|Qq|}{AC^2} = 2.5 \times 10^{-8} \, \text{Н} ]
- При перемещении заряда ( q ) в вершину ( B ) сила взаимодействия изменяется на ( 9.0 \times 10^{-9} ) Н. Пусть расстояние между зарядами ( Q ) и ( q ), когда ( q ) находится в ( B ), равно ( AB ).
[ F_{AB} = k \frac{|Qq|}{AB^2} = 9.0 \times 10^{-9} \, \text{Н} ]
Так как угол ( C ) прямой, треугольник ( ABC ) является прямоугольным, и ( AB ) является гипотенузой. В таком случае:
[ AC^2 + BC^2 = AB^2 ]
Используя соотношение сил:
[ \frac{F{AC}}{F{AB}} = \frac{k \frac{|Qq|}{AC^2}}{k \frac{|Qq|}{AB^2}} = \frac{AB^2}{AC^2} = \left(\frac{AB}{AC}\right)^2 ]
Подставляем числовые значения:
[ \frac{2.5 \times 10^{-8}}{9.0 \times 10^{-9}} = \frac{AB^2}{AC^2} ]
[ \frac{AB}{AC} = \sqrt{\frac{2.5 \times 10^{-8}}{9.0 \times 10^{-9}}} \approx \sqrt{2.78} \approx 1.67 ]
Так как ( AB = \sqrt{AC^2 + BC^2} ), то отношение ( \frac{AC}{BC} ) можно найти, используя теорему Пифагора и полученное соотношение. Но сначала найдем отношение ( \frac{AC}{AB} = \frac{1}{1.67} \approx 0.60 ).
Теперь, используя теорему Пифагора:
[ 1 = \left(\frac{AC}{AB}\right)^2 + \left(\frac{BC}{AB}\right)^2 ]
[ 1 = 0.60^2 + \left(\frac{BC}{AB}\right)^2 ]
[ \left(\frac{BC}{AB}\right)^2 = 1 - 0.36 = 0.64 ]
[ \frac{BC}{AB} \approx 0.80 ]
Теперь найдем ( \frac{AC}{BC} ):
[ \frac{AC}{BC} = \frac{AC/AB}{BC/AB} = \frac{0.60}{0.80} = 0.75 ]
Таким образом, отношение ( AC ) к ( BC ) равно приблизительно 0.75.