Tre identiske punktladninger, hver av massen m = 0, 100 kg og lade q henger fra tre strenger. Hvis lengden på venstre og høyre streng er L = 30 cm og vinkelen med vertikal er θ = 45 .0 , Hva er verdien av ladingen q?

Tre identiske punktladninger, hver av massen m = 0, 100 kg og lade q henger fra tre strenger. Hvis lengden på venstre og høyre streng er L = 30 cm og vinkelen med vertikal er θ = 45 .0 , Hva er verdien av ladingen q?
Anonim

Situasjonen som beskrevet i problemet er vist i figuren ovenfor.

La kostnadene på hvert punkt kostnader (A, B, C) være # Qc #

I # Delta OAB, / _ OAB = 1/2 (180-45) = 67,5 ^ @ #

#/_CAB=67.5-45=22.5^@#

# / _ AOC = 90 ^ @ #

# AC ^ 2 = OA ^ 2 + OC ^ 2 = 2L ^ 2 #

# => R ^ 2 = 2L ^ 2 #

Til # Del OAB, #

# AB ^ 2 = OA ^ 2 + OB ^ * 2-2OA OBcos45 ^ @ #

# => R ^ 2 = L ^ 2 + L ^ 2-2L ^ 2xx1 / sqrt2 = L ^ 2 (2-sqrt2) #

Nå styrker de a

Elektrisk repulsiv kraft av B på A

# F = k_eq ^ 2 / r ^ 2 #

Elektrisk repulsiv kraft på C på A

# F_1 = k_eq ^ 2 / R ^ 2 #

hvor # k_e = "Coulombs const" = 9xx10 ^ 9Nm ^ 2C ^ -2 #

# F / F_1 = R ^ 2 / r ^ 2 = sqrt2 / (2-sqrt2) = (sqrt2 (2 + sqrt2)) / ((2 + sqrt2) (2-sqrt2)) #

# = (2sqrt2 + 2) / 2 = sqrt2 + 1 #

Og # T = "Spenning på streng" #

Tatt i betraktning likevekt av krefter som virker på A kan vi skrive

For vertikale krefter på A

# Tcos45 + Fsin22.5 = mg #

# => T / sqrt2 = mg-Fsin22.5 …….. 1 #

For horisontale krefter på A

# Tsin45 = Fcos22.5 + F_1 #

# => T / sqrt2 = Fcos22.5 + F_1 …….. 2 #

Sammenligning 1 en 2 vi får

# Fcos22.5 + F_1 = mg-Fsin22.5 #

# => Fcos22.5 + Fsin22.5 + F_1 = mg #

# => F (cos22.5 + sin22.5) + = F_1 mg #

# => F (sqrt (cos ^ 2 22.5 + sin ^ 2 22.5 + 2sin22.5xxcos22.5)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (1 + sin45)) + = F_1 mg #

# => F (sqrt (1 + 1 / sqrt2)) + = F_1 mg #

# => F (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + = F_1 mg #

# => F_1xx (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + = F_1 mg #

# => F_1 (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + 1 = 0.1xx9.81 #

# => F_1xx6.47 = 0.1xx9.81 #

# => K_eq ^ 2 / R ^ 2 = (0.1xx9.81) /6.47

# => Q = Rxxsqrt (0,152 / k_e) #

# => Q = sqrt2Lxxsqrt (0,152 / k_e) #

# => Q = sqrt2xx0.3xxsqrt (0,152 / (9xx10 ^ 9)) C = 1.74muC #