Номер 81, страница 272 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 81, страница 272.

Условие.

81. Капелька масла находится в равновесии между двумя горизонтально расположенными заряженными пластинами (рис. 4, б). Каков знак заряда капельки? Изобразите силы, действующие на капельку. Чему равна масса капельки, если действующая на неё электрическая сила равна $2 \cdot 10^{-11} \text{Н}$?

Рис. 4

Решение.

Каков знак заряда капельки?

Капелька масла находится в равновесии, это означает, что сумма всех действующих на нее сил равна нулю. На капельку действуют две основные силы: сила тяжести $\vec{F_g}$, направленная вертикально вниз, и электрическая сила $\vec{F_e}$, создаваемая электрическим полем между пластинами.

Чтобы капелька находилась в равновесии, электрическая сила $\vec{F_e}$ должна уравновешивать силу тяжести, то есть она должна быть направлена вертикально вверх.

Электрическое поле $\vec{E}$ между пластинами направлено от положительно заряженной верхней пластины к отрицательно заряженной нижней, то есть вертикально вниз.

Направление электрической силы связано с направлением поля и знаком заряда $\text{q}$ формулой $\vec{F_e} = q\vec{E}$. Поскольку вектор силы $\vec{F_e}$ (направлен вверх) противоположен вектору напряженности поля $\vec{E}$ (направлен вниз), заряд капельки $\text{q}$ должен быть отрицательным.

Ответ: Заряд капельки отрицательный.

Изобразите силы, действующие на капельку.

На капельку действуют две силы, которые уравновешивают друг друга:
1. Сила тяжести $\vec{F_g}$, направленная вертикально вниз.
2. Электрическая сила $\vec{F_e}$, направленная вертикально вверх.
Поскольку капелька находится в равновесии, эти силы равны по модулю ($F_e = F_g$) и противоположны по направлению.

Ответ: На капельку действуют сила тяжести, направленная вертикально вниз, и равная ей по модулю электрическая сила, направленная вертикально вверх.

Чему равна масса капельки, если действующая на неё электрическая сила равна 2 · 10^-11Н?

Дано:

$F_e = 2 \cdot 10^{-11} \, \text{Н}$
$g \approx 10 \, \text{м/с}^2$ (ускорение свободного падения)

Найти:

$\text{m}$ — ?

Решение:

Так как капелька находится в равновесии, сумма сил, действующих на нее, равна нулю. Запишем условие равновесия в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:

$F_e - F_g = 0$

Отсюда следует, что модуль электрической силы равен модулю силы тяжести:

$F_e = F_g$

Сила тяжести определяется формулой $F_g = mg$. Подставим это выражение в условие равновесия:

$F_e = mg$

Выразим массу капельки $\text{m}$:

$m = \frac{F_e}{g}$

Подставим числовые значения:

$m = \frac{2 \cdot 10^{-11} \, \text{Н}}{10 \, \text{м/с}^2} = 2 \cdot 10^{-12} \, \text{кг}$

Ответ: $2 \cdot 10^{-12} \, \text{кг}$.