Використовуємо закон Кулона для зарядів Q1 та Q2, що знаходяться на відстані a один від одного:
F12 = k * Q1 * Q2 / a^2
Використовуємо закон Кулона для зарядів Q1 та Q3, що знаходяться на відстані a * sqrt(3) один від одного:
F13 = k * Q1 * Q3 / (a * sqrt(3))^2
Так як трикутник рівносторонній, то наш заряд знаходиться на однаковій відстані від двох інших зарядів, тому сила, що діє на нього, буде спрямована вздовж бісектриси кута між F12 та F13.
Сила, що діє на заряд, може бути знайдена за до сили рівноваги:
F = sqrt(F12^2 + F13^2 + 2 * F12 * F13 * cos(60))
F = 1.44 * 10^-2 Н
Напрямок сили знаходиться на бісектрисі кута між F12 та F13, тому нахил бісектриси до осі x буде:
tan(phi) = F13 * sin(60) / (F12 + F13 * cos(60))
phi = 29.9 градусів
Отже, модуль сили, що діє на заряд, дорівнює 1.44 * 10^-2 Н, а напрямок складає 29.9 градусів з осі x.
Объяснение:
Для визначення сили F, що діє на один заряд від двох інших, можна використовувати закон Кулона. Згідно з цим законом, сила між двома точковими зарядами обернено пропорційна квадрату відстані між ними і прямо пропорційна добутку модулів зарядів.
У даному випадку, ми маємо три точкові заряди Q1 = Q2 = Q3 = 2 нКл, розташовані в вершинах рівностороннього трикутника зі стороною а = 10 см.
Спочатку, давайте знайдемо відстань між будь-якими двома зарядами. У рівносторонньому трикутнику, кожна сторона дорівнює одній і тій же відстані. Таким чином, відстань між будь-якими двома зарядами буде 10 см.
Тепер ми можемо обчислити силу F, що діє на один заряд від двох інших, використовуючи формулу:
F = k * (|Q1| * |Q2|) / r^2,
де k - коефіцієнт Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), |Q1| і |Q2| - модулі зарядів, а r - відстань між зарядами.
Підставимо відповідні значення до формули:
F = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (2 * 10^-9 Кл * 2 * 10^-9 Кл) / (0.1 м)^2.
За до обчислень отримуємо:
F = 0.72 Н.
Так як всі три заряди однакові, сили, що діють на один заряд від двох інших, напрямлені вздовж сторін рівностороннього трикутника.
