Номер 8, страница 307 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 7. Электрические взаимодействия. Параграф 37. Взаимодействие электрических зарядов - номер 8, страница 307.

Условие.

8. Сравните закон Кулона с законом всемирного тяготения: что у них общего и чем они различаются?

Решение.

что у них общего

Закон Кулона и закон всемирного тяготения имеют схожую математическую форму. Оба описывают фундаментальные взаимодействия, которые подчиняются закону обратных квадратов.

Закон всемирного тяготения: $F_g = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

Закон Кулона: $F_e = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

Основные сходства:

1. Силы взаимодействия в обоих случаях обратно пропорциональны квадрату расстояния ($r^2$) между взаимодействующими объектами.
2. Величины сил прямо пропорциональны произведению характеристик взаимодействующих объектов: масс ($m_1$ и $m_2$) для гравитационного взаимодействия и величин электрических зарядов ($q_1$ и $q_2$) для электростатического.
3. Обе силы являются центральными, то есть направлены вдоль прямой, соединяющей центры взаимодействующих тел (или точечных зарядов).
4. Оба взаимодействия являются дальнодействующими, то есть проявляются на расстоянии через поля (гравитационное и электрическое).

Ответ:

чем они различаются

Несмотря на математическое сходство, между этими двумя законами существуют принципиальные различия.

1. Характер взаимодействия: Гравитационные силы являются исключительно силами притяжения. Электростатические силы могут быть как силами притяжения (между разноимёнными зарядами), так и силами отталкивания (между одноимёнными зарядами).
2. Источник силы: Гравитационная сила возникает между любыми телами, обладающими массой. Электростатическая сила возникает только между телами, имеющими электрический заряд.
3. Интенсивность взаимодействия: Электростатическое взаимодействие намного сильнее гравитационного. Это отражается в значениях констант: гравитационная постоянная $G \approx 6.67 \cdot 10^{-11} \frac{Н \cdot м^2}{кг^2}$ очень мала, тогда как коэффициент в законе Кулона $k \approx 9 \cdot 10^9 \frac{Н \cdot м^2}{Кл^2}$ огромен. Например, сила электрического отталкивания между двумя протонами примерно в $10^{36}$ раз больше силы их гравитационного притяжения.
4. Влияние среды: Гравитационное взаимодействие не зависит от среды, в которой находятся тела. Сила Кулона зависит от свойств среды (её диэлектрической проницаемости $\epsilon$). В диэлектрической среде сила взаимодействия между зарядами ослабляется в $\epsilon$ раз по сравнению с вакуумом.
5. Экранирование: От гравитационного поля невозможно защититься (экранировать). Электростатическое поле можно экранировать с помощью проводников (принцип клетки Фарадея).

Ответ: