Номер 29, страница 18, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 29, страница 18.

Условие.

29. К подвешенному на нити заряженному металлическому шарику поднесли заряженную металлическую палочку, как показано на рисунке 13.17. Перенесите рисунок в тетрадь и изобразите на нём все силы, действующие на шарик.

Решение.

Решение

На заряженный металлический шарик, подвешенный на нити, в рассматриваемой ситуации действуют три основные силы. Проанализируем каждую из них:

1. Сила тяжести ($\vec{F}_{тяж}$): Эта сила вызвана гравитационным притяжением шарика к Земле. Она всегда направлена строго вертикально вниз и приложена к центру масс шарика. Модуль силы тяжести рассчитывается по формуле $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ — масса шарика, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

2. Сила натяжения нити ($\vec{T}$): Эта упругая сила возникает в нити, когда она растягивается под действием других сил. Она направлена вдоль нити от шарика к точке подвеса.

3. Электрическая сила (сила Кулона, $\vec{F}_{эл}$): Эта сила является результатом электростатического взаимодействия между заряженным шариком и заряженной палочкой. Поскольку шарик отклонён от положения равновесия, значит, между ним и палочкой действует электрическая сила. В типичном случае для демонстрации равновесия сил рассматривается отталкивание (когда заряды шарика и палочки одноимённые). В этом случае сила направлена по прямой, соединяющей их, в сторону от палочки. Будем считать, что она направлена горизонтально.

Поскольку шарик находится в состоянии покоя (в равновесии), то по первому закону Ньютона векторная сумма всех приложенных к нему сил равна нулю:

$\vec{F}_{тяж} + \vec{T} + \vec{F}_{эл} = \vec{0}$

На рисунке ниже схематически изображены все силы, действующие на шарик. Предполагается, что заряженная палочка находится слева от шарика и отталкивает его.

Ответ:

На шарик действуют три силы: сила тяжести ($\vec{F}_{тяж}$), направленная вертикально вниз; сила натяжения нити ($\vec{T}$), направленная вдоль нити к точке подвеса; и электрическая сила ($\vec{F}_{эл}$), направленная горизонтально от палочки (в предположении, что заряды одноимённые и происходит отталкивание). Схематическое изображение сил показано на рисунке в решении.