Три точечных заряда q, q, -q расположены вдоль одной прямой. Расстояние между соседними зарядами одинаковое. Крайние заряды q и -q взаимодействуют между собой с силой 10Н. Найдите результирующую силу, действующую на средний заряд со стороны крайних.
от

1 Ответ

дано:  
Заряд q1 = q.  
Заряд q2 = q.  
Заряд q3 = -q.  
Сила F12 между зарядами q1 и q3 = 10 Н.  
Расстояние между соседними зарядами равно d (неизвестно).

найти:  
Результирующую силу, действующую на средний заряд q2 со стороны крайних зарядов q1 и q3.

решение:  
1. Для начала определим силу F13, действующую на заряд q2 со стороны заряда q1 (положительный) и заряда q3 (отрицательный).

2. Сила взаимодействия между зарядами q1 и q3 равна 10 Н, что можно записать как:
F13 = k * |q1 * q3| / (2d)^2,
где d - расстояние между соседними зарядами. Поскольку расстояние между q1 и q3 равно 2d, то:

10 Н = k * |q * (-q)| / (2d)^2.

3. Упростим это выражение:
10 Н = k * q^2 / (4d^2).

4. Теперь найдем силу F21, действующую на q2 со стороны q1:
F21 = k * |q1 * q2| / d^2,
где F21 = k * q^2 / d^2.

5. Сравним F13 и F21. В силу симметрии и свойств электрических зарядов, сила F21 будет направлена от q2 к q1, а сила F23 от q2 к q3. Однако сила F23 будет притягивать заряд q2, поскольку q3 отрицательный.

6. Теперь нам нужно определить результирующие силы:
F21 = k * q^2 / d^2.
F23 = k * |q3 * q2| / d^2 = k * |-q * q| / d^2 = k * q^2 / d^2.

7. Теперь, поскольку F21 направлена от q2 к q1, а F23 направлена к q3, мы можем записать результирующую силу:
F_result = F21 - F23.

8. Поскольку F21 и F23 имеют одинаковую величину, то мы можем выразить их через F12:
F21 = F12 / 2 = 10 Н / 2 = 5 Н.
Следовательно,
F23 = 5 Н.

9. Подставляя в формулу для результирующей силы, получаем:
F_result = 5 Н - 5 Н = 0 Н.

Ответ:  
Результирующая сила, действующая на средний заряд q2 со стороны крайних зарядов, составляет 0 Н.
от