Как изменится сила взаимодействия двух одинаковых маленьких металлических шариков с разноименными зарядами 2q и -4q, если их привести в соприкосновение и развести на начальное расстояние?

Когда два металлических шарика с разноименными зарядами $2q$ и $-4q$ приводятся в соприкосновение, их заряды перераспределяются, так как оба шарика проводят электричество. В этом случае, так как они одинаковые, можно считать, что заряд на каждом шарике распределится равномерно.

Сначала рассмотрим, что происходит при соприкосновении:

1. Заряд перераспределяется: Когда два шарика соприкасаются, их заряды равномерно распределяются между ними. Общий заряд системы — это сумма зарядов обоих шариков: $2q + (-4q) = -2q$. Поскольку шарики одинаковые, заряд на каждом шарике будет одинаковым после соприкосновения, и каждый получит по половине общего заряда: $-q$.

2. Заряд после соприкосновения: Каждый из шариков будет иметь заряд $-q$ после того, как они будут разведены.

3. Сила взаимодействия после разведения: После того, как шарики развели на начальное расстояние, сила их электростатического взаимодействия можно вычислить по закону Кулона:

   $$F = \frac{k |q_1 q_2|}{r^2}$$

   Где $k$ — это коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона), $r$ — расстояние между зарядами, а $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов.

   Так как после соприкосновения оба шарика имеют заряд $-q$, сила взаимодействия будет вычисляться как:

   $$F = \frac{k |(-q) \cdot (-q)|}{r^2} = \frac{k q^2}{r^2}$$

Таким образом, сила взаимодействия после разведения шариков будет зависеть от квадрата заряда $-q$ и расстояния между ними. Она будет слабее, чем первоначальная сила взаимодействия, когда заряды были 2q и -4q, так как при начальных зарядах взаимодействие было более сильным.