Номер 1, страница 383 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Параграф 69. Сложение электрических сил. Вопросы - номер 1, страница 383.

Условие.

1. Какова последовательность шагов при решении задачи о нахождении электростатической силы, действующей на точечный заряд со стороны других точечных заряженных тел?

Решение.

Для нахождения электростатической силы, действующей на точечный заряд со стороны других точечных заряженных тел, используется принцип суперпозиции. Согласно этому принципу, результирующая сила, действующая на данный заряд, равна векторной сумме сил, действующих на него со стороны каждого из других зарядов. Решение задачи выполняется в следующей последовательности:

1. Выполнить чертеж. Необходимо изобразить на схеме расположение всех точечных зарядов. Выбрать и показать на чертеже систему координат (обычно прямоугольную). Обозначить заряд, на который ищется сила (например, $q_0$), и заряды, создающие поле ($q_1, q_2, \ldots, q_n$).

2. Изобразить векторы сил. Для каждого заряда $q_i$ из системы изобразить вектор силы $\vec{F}_i$, с которой он действует на заряд $q_0$. Вектор силы направлен вдоль прямой, соединяющей заряды. Направление зависит от знаков зарядов: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

3. Рассчитать модули сил. Используя закон Кулона, рассчитать модуль каждой силы $F_i$, действующей на заряд $q_0$ со стороны каждого из зарядов $q_i$ по формуле: $F_i = k \frac{|q_i q_0|}{r_i^2}$, где $k$ — коэффициент пропорциональности (в вакууме $k \approx 9 \cdot 10^9 \text{ Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2$), $q_i$ и $q_0$ — величины зарядов, а $r_i$ — расстояние между ними.

4. Найти проекции сил на оси координат. Для каждого вектора силы $\vec{F}_i$ найти его проекции на оси выбранной системы координат ($F_{ix}$, $F_{iy}$). Это обычно делается с использованием тригонометрических функций (синуса и косинуса), исходя из геометрии расположения зарядов.

5. Найти проекции результирующей силы. В соответствии с принципом суперпозиции, проекции результирующей силы $\vec{F}$ равны алгебраической сумме проекций всех отдельных сил на соответствующие оси: $F_x = F_{1x} + F_{2x} + \ldots + F_{nx} = \sum_{i=1}^{n} F_{ix}$, а также $F_y = F_{1y} + F_{2y} + \ldots + F_{ny} = \sum_{i=1}^{n} F_{iy}$.

6. Определить модуль и направление результирующей силы. Модуль результирующей силы $F$ находится по теореме Пифагора: $F = \sqrt{F_x^2 + F_y^2}$ (для двумерного случая). Направление вектора $\vec{F}$ можно определить, найдя угол $\alpha$, который он образует с одной из осей координат, например, с помощью тангенса: $\tan \alpha = \frac{F_y}{F_x}$.

Ответ: Последовательность шагов основана на принципе суперпозиции и включает в себя: 1) графическое представление системы зарядов и сил; 2) расчет отдельных сил по закону Кулона; 3) векторное сложение сил (обычно методом проекций) для нахождения результирующей силы, ее модуля и направления.