Номер 3, страница 383 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. Параграф 69. Сложение электрических сил. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 3, страница 383.
№3 (с. 383)
Условие. №3 (с. 383)
скриншот условия



3. Определите модуль и направление силы $\vec{F}_3$, действующей на точечный заряд $q_3 = 25$ мкКл со стороны зарядов $q_1 = -10$ мкКл и $q_2 = 9$ мкКл, расположенных в вершинах прямоугольного треугольника так, как показано на рис. 266. Длина стороны $a$ равна 3 см, а длина стороны $b = 4$ см.
Рис. 266
Решение. №3 (с. 383)
Дано:
$q_1 = -10$ мкКл
$q_2 = 9$ мкКл
$q_3 = 25$ мкКл
$a = 3$ см
$b = 4$ см
$k = 9 \cdot 10^9$ Н·м²/Кл² (электрическая постоянная)
Перевод в систему СИ:
$q_1 = -10 \cdot 10^{-6}$ Кл
$q_2 = 9 \cdot 10^{-6}$ Кл
$q_3 = 25 \cdot 10^{-6}$ Кл
$a = 0.03$ м
$b = 0.04$ м
Найти:
Модуль $|\vec{F}_3|$ и направление результирующей силы, действующей на заряд $q_3$.
Решение:
На заряд $q_3$ действуют две силы: сила $\vec{F}_{13}$ со стороны заряда $q_1$ и сила $\vec{F}_{23}$ со стороны заряда $q_2$. Согласно принципу суперпозиции, результирующая сила $\vec{F}_3$ равна векторной сумме этих сил:
$\vec{F}_3 = \vec{F}_{13} + \vec{F}_{23}$
Для нахождения векторной суммы введем прямоугольную систему координат. Поместим заряд $q_3$ в начало координат (0, 0). Направим ось OX горизонтально вправо (вдоль стороны b), а ось OY вертикально вверх (вдоль стороны a). В этой системе координаты зарядов будут:
$q_3$: (0, 0)
$q_2$: (0, a)
$q_1$: (b, a)
1. Определим силу $\vec{F}_{23}$, действующую на заряд $q_3$ со стороны заряда $q_2$.
Заряды $q_2$ и $q_3$ оба положительные, поэтому они отталкиваются. Сила $\vec{F}_{23}$ направлена от заряда $q_2$ вдоль прямой, их соединяющей, то есть вертикально вниз (вдоль отрицательного направления оси OY).
Расстояние между зарядами $q_2$ и $q_3$ равно $r_{23} = a = 0.03$ м.
Модуль силы $F_{23}$ по закону Кулона:
$F_{23} = k \frac{|q_2 q_3|}{a^2} = 9 \cdot 10^9 \frac{|(9 \cdot 10^{-6}) \cdot (25 \cdot 10^{-6})|}{(0.03)^2} = 9 \cdot 10^9 \frac{225 \cdot 10^{-12}}{9 \cdot 10^{-4}} = 2250$ Н.
Вектор силы: $\vec{F}_{23} = (0; -2250)$ Н.
2. Определим силу $\vec{F}_{13}$, действующую на заряд $q_3$ со стороны заряда $q_1$.
Заряды $q_1$ (отрицательный) и $q_3$ (положительный) разноименные, поэтому они притягиваются. Сила $\vec{F}_{13}$ направлена от заряда $q_3$ к заряду $q_1$ вдоль диагонали прямоугольника.
Расстояние $r_{13}$ между зарядами $q_1$ и $q_3$ найдем по теореме Пифагора:
$r_{13} = \sqrt{a^2 + b^2} = \sqrt{(0.03)^2 + (0.04)^2} = \sqrt{0.0009 + 0.0016} = \sqrt{0.0025} = 0.05$ м.
Модуль силы $F_{13}$ по закону Кулона:
$F_{13} = k \frac{|q_1 q_3|}{r_{13}^2} = 9 \cdot 10^9 \frac{|(-10 \cdot 10^{-6}) \cdot (25 \cdot 10^{-6})|}{(0.05)^2} = 9 \cdot 10^9 \frac{250 \cdot 10^{-12}}{25 \cdot 10^{-4}} = 900$ Н.
Найдем проекции силы $\vec{F}_{13}$ на оси координат. Пусть $\alpha$ — угол, который вектор $\vec{F}_{13}$ образует с осью OX. Косинус и синус этого угла равны:
$\cos\alpha = \frac{b}{r_{13}} = \frac{0.04}{0.05} = 0.8$
$\sin\alpha = \frac{a}{r_{13}} = \frac{0.03}{0.05} = 0.6$
Проекции силы на оси:
$F_{13x} = F_{13} \cos\alpha = 900 \cdot 0.8 = 720$ Н.
$F_{13y} = F_{13} \sin\alpha = 900 \cdot 0.6 = 540$ Н.
Вектор силы: $\vec{F}_{13} = (720; 540)$ Н.
3. Найдем результирующую силу $\vec{F}_3$, сложив векторы $\vec{F}_{13}$ и $\vec{F}_{23}$ покомпонентно:
$F_{3x} = F_{13x} + F_{23x} = 720 + 0 = 720$ Н.
$F_{3y} = F_{13y} + F_{23y} = 540 + (-2250) = -1710$ Н.
Таким образом, вектор результирующей силы $\vec{F}_3 = (720; -1710)$ Н.
Модуль результирующей силы найдем по теореме Пифагора:
$|\vec{F}_3| = \sqrt{F_{3x}^2 + F_{3y}^2} = \sqrt{720^2 + (-1710)^2} = \sqrt{518400 + 2924100} = \sqrt{3442500} \approx 1855.4$ Н.
Направление результирующей силы определим через угол $\beta$, который вектор $\vec{F}_3$ образует с положительным направлением оси OX (со стороной b):
$\tan\beta = \frac{F_{3y}}{F_{3x}} = \frac{-1710}{720} = -\frac{171}{72} = -\frac{19}{8} = -2.375$
$\beta = \arctan(-2.375) \approx -67.2^\circ$
Знак "минус" означает, что угол отсчитывается от оси OX по часовой стрелке. Таким образом, сила направлена под углом $67.2^\circ$ вниз от направления стороны b.
Ответ: Модуль силы равен примерно 1855 Н. Сила направлена под углом $67.2^\circ$ к стороне $b$ (вниз от этой стороны).
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 383 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 383), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.