На скільки разів змінилася сила натягу нитки, яка тримає кульку масою 50 г і має заряд 12 мкКл, коли на відстані 40 см

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать формулу для силы электростатического взаимодействия двух точечных зарядов, а также формулу для силы тяжести.

Формула для силы электростатического взаимодействия двух зарядов:
F = k * (q1 * q2) / r^2,

где F — сила электростатического взаимодействия (в ньютонах),
k — постоянная Кулона (k = 8.99 * 10^9 Н*м^2/Кл^2),
q1 и q2 — заряды двух зарядов (в Кл),
r — расстояние между зарядами (в метрах).

Формула для силы тяжести:
Fg = m * g,

где Fg — сила тяжести (в ньютонах),
m — масса предмета (в килограммах),
g — ускорение свободного падения (в м/с^2, обычно принимается равным 9.8 м/с^2 на Земле).

Теперь, давайте решим задачу.

1. Рассчитаем силу электростатического взаимодействия между кульками:
F = k * (q1 * q2) / r^2,
где q1 = 12 мкКл = 12 * 10^-6 Кл,
q2 = -4 мкКл = -4 * 10^-6 Кл,
r = 40 см = 40 * 10^-2 м.

F = (8.99 * 10^9 Н*м^2/Кл^2) * ((12 * 10^-6 Кл) * (-4 * 10^-6 Кл)) / (40 * 10^-2 м)^2.

Выполним вычисления:

F = (8.99 * 10^9) * ((12 * 10^-6) * (-4 * 10^-6)) / (40 * 10^-2)^2
= (8.99 * 10^9) * (-48 * 10^-12) / (1600 * 10^-4)
= -431.25 Н.

Отметим, что сила электростатического взаимодействия отрицательна, что говорит о том, что кульки будут отталкиваться друг от друга.

2. Рассчитаем силу тяжести, действующую на кульку массой 50 г (0.05 кг):
Fg = m * g.
m = 50 г = 0.05 кг.

Fg = (0.05 кг) * 9.8 м/с^2 = 0.49 Н.

3. Теперь рассмотрим изменение силы натягу нитки, которая удерживает кульку:

Первоначально, когда кулька неподвижна, сила тяжести, действующая вниз, равна силе натягу нитки, действующей вверх:
Fg = Fн.

Когда появляется электростатическое взаимодействие, сила натягу нитки изменится.

Теперь у нас есть два варианта:
а) Сила электростатического взаимодействия (отталкивание) больше силы тяжести.
б) Сила электростатического взаимодействия меньше силы тяжести.

а) Сила электростатического взаимодействия (отталкивание) больше силы тяжести:
F > Fg.

В этом случае кулька начнет отталкиваться от второй кульки вверх и поднимется в некоторую точку, где сила натягу нитки снова будет равна силе электростатического взаимодействия.

б) Сила электростатического взаимодействия меньше силы тяжести:
F < Fg.

В этом случае сила электростатического взаимодействия не будет превышать силы тяжести, и кулька будет двигаться вниз под действием силы тяжести.

Таким образом, чтобы силы натягу нитки изменились, необходимо, чтобы кулька сначала поднялась, а после этого начала падать. Такое изменение будет происходить при изменении расстояния между кульками.

В результате мы можем сказать, что сила натягу нитки изменится дважды: сначала, когда кулька поднимется, а затем, когда она начнет падать.