Для решения задачи, в которой нам нужно вычислить величину одного из зарядов, будем использовать закон Кулона. Этот закон описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами и выглядит следующим образом:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила взаимодействия между зарядами (в Ньютонах),
- \( k \) — электрическая постоянная, примерно равная \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \),
- \( q_1 \) и \( q_2 \) — величины зарядов (в Кл),
- \( r \) — расстояние между зарядами (в метрах).
В нашей задаче нам известна сила \( F = 10^{-9} \, \text{Н} \), один из зарядов \( q_1 = 10^{-3} \, \text{Кл} \) и расстояние между зарядами \( r = 21 \, \text{см} = 0.21 \, \text{м} \).
Наша цель — найти величину второго заряда \( q_2 \).
Шаг 1: Подставим известные значения в формулу
Подставим данные в уравнение закона Кулона:
\[ 10^{-9} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|10^{-3} \cdot q_2|}{(0.21)^2} \]
Шаг 2: Упростим уравнение
Сначала вычислим \( (0.21)^2 \):
\[ (0.21)^2 = 0.0441 \]
Теперь заменим значение в уравнении:
\[ 10^{-9} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|10^{-3} \cdot q_2|}{0.0441} \]
Шаг 3: Умножаем обе стороны на \( 0.0441 \)
\[ 10^{-9} \cdot 0.0441 = 8.99 \times 10^9 \cdot |10^{-3} \cdot q_2| \]
Считаем:
\[ 4.41 \times 10^{-11} = 8.99 \times 10^9 \cdot |10^{-3} \cdot q_2| \]
Шаг 4: Разделим обе стороны на \( 8.99 \times 10^9 \cdot 10^{-3} \)
Теперь мы найдем \( |q_2| \):
\[ |q_2| = \frac{4.41 \times 10^{-11}}{8.99 \times 10^9 \cdot 10^{-3}} \]
Считаем знаменатель:
\[ 8.99 \times 10^9 \cdot 10^{-3} = 8.99 \times 10^6 \]
Теперь подставляем значение:
\[ |q_2| = \frac{4.41 \times 10^{-11}}{8.99 \times 10^6} \]
Шаг 5: Вычисляем значение
Выполним деление:
\[ |q_2| \approx \frac{4.41}{8.99} \times 10^{-11 + 6} = \frac{4.41}{8.99} \times 10^{-5} \]
Теперь считаем:
\[ |q_2| \approx 0.489 \times 10^{-5} = 4.89 \times 10^{-6} \, \text{Кл} \]
Ответ: Величина второго заряда \( |q_2| \) примерно равна \( 4.89 \times 10^{-6} \, \text{Кл} \).