Вопрос задан 18.02.2026 в 09:26. Предмет Физика. Спрашивает Дубинин Денис.

Вокруг точечного заряда 5 нКл под действием электрической силы равномерно движется по окружности маленький отрицательно заряженный шарик. Определите, чему равно по модулю отношение заряда шарика к его массе, если радиус окружности 30 см, а угловая скорость вращения 5 рад/с? Считать, что другие силы на шарик не действуют.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Петухова Лизок.

Для решения задачи начнем с того, что на отрицательно заряженный шарик действует сила, создаваемая точечным зарядом. Эта сила называется силой Кулона. Также, поскольку шарик движется по окружности, на него действует центростремительное ускорение, которое нужно поддерживать силой, направленной к центру окружности.

  1. Сила Кулона:

    Сила Кулона, действующая на шарик с зарядом qq, находится по формуле:

    F=kQqr2F = \frac{k \cdot |Q| \cdot |q|}{r^2}

    где:

    • kk — электрическая постоянная, k=9109Нм2/Кл2k = 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2,

    • QQ — заряд точки, равный 5нКл=5109Кл5 \, \text{нКл} = 5 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл} ,

    • qq — заряд шарика (неизвестен),

    • rr — радиус окружности, r=30см=0.3мr = 30 \, \text{см} = 0.3 \, \text{м}.

  2. Центростремительная сила:

    Поскольку шарик движется по окружности, на него действует центростремительное ускорение, которое выражается как:

    Fц=mω2rF_{\text{ц}} = m \cdot \omega^2 \cdot r

    где:

    • mm — масса шарика,

    • ω\omega — угловая скорость вращения, ω=5рад/с\omega = 5 \, \text{рад/с},

    • rr — радиус окружности, r=0.3мr = 0.3 \, \text{м}.

  3. Равенство сил:

    Для того чтобы шарик продолжал движение по окружности, сила Кулона должна быть равна центростремительной силе:

    kQqr2=mω2r\frac{k \cdot |Q| \cdot |q|}{r^2} = m \cdot \omega^2 \cdot r

    Подставляем известные значения:

    91095109q(0.3)2=m(5)20.3\frac{9 \cdot 10^9 \cdot 5 \cdot 10^{-9} \cdot |q|}{(0.3)^2} = m \cdot (5)^2 \cdot 0.3

    Упростим это выражение:

    95q0.09=m250.3\frac{9 \cdot 5 \cdot |q|}{0.09} = m \cdot 25 \cdot 0.3 45q0.09=7.5m\frac{45 \cdot |q|}{0.09} = 7.5 \cdot m 500q=7.5m500 \cdot |q| = 7.5 \cdot m

    Теперь решим относительно отношения заряда к массе:

    qm=7.5500=0.015Кл/кг\frac{|q|}{m} = \frac{7.5}{500} = 0.015 \, \text{Кл/кг}

Таким образом, отношение заряда шарика к его массе по модулю равно 0.015Кл/кг0.015 \, \text{Кл/кг}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос