Определите натяжение нити, если снизу на расстоянии 5 см расположен одноименный заряд 120 нКл.

1. Дано:

• Масса шарика m = 2 г = 0.002 кг
• Заряд шарика q1 = 20 нКл = 20 × 10^-9 Кл
• Заряд внизу q2 = 120 нКл = 120 × 10^-9 Кл
• Расстояние между зарядами r = 5 см = 0.05 м
• Ускорение свободного падения g ≈ 9.81 м/с²

2. Требуется определить натяжение нити T.

3. Рассмотрим силы, действующие на шарик:

• Сила тяжести Fg = m * g
• Сила электростатического отталкивания Fe между двумя одноименными зарядами

4. Сила тяжести:

Fg = m * g = 0.002 кг * 9.81 м/с² = 0.01962 Н

5. Сила электростатического отталкивания рассчитывается по формуле закона Кулона:

Fe = k * |q1 * q2| / r², где k = 8.99 × 10^9 Н·м²/Кл² - кулоновская постоянная.

Fe = 8.99 × 10^9 Н·м²/Кл² * (20 × 10^-9 Кл * 120 × 10^-9 Кл) / (0.05 м)²

= 8.99 × 10^9 * 2400 × 10^-18 / 0.0025

≈ 8.99 × 10^9 * 0.96 × 10^-12 ≈ 8.631 × 10^-3 Н

6. Натяжение нити T уравновешивает сумму сил отталкивания и силы тяжести, поэтому:

T = Fe + Fg

T ≈ 8.631 × 10^-3 Н + 0.01962 Н ≈ 0.02825 Н

Таким образом, натяжение нити составляет примерно 0.02825 Н.

Данное задание относится к предмету физика, раздел электростатика.