Для решения данной задачи мы будем использовать закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. Закон Кулона формулируется следующим образом:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила взаимодействия между зарядами (в ньютонах),
- \( k \) — коэффициент пропорциональности (константа Кулона), равный примерно \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \),
- \( q_1 \) и \( q_2 \) — заряды (в кулонах),
- \( r \) — расстояние между зарядами (в метрах).
Дано:
- Сила \( F = 1.6 \, \text{мН} = 1.6 \times 10^{-3} \, \text{Н} \),
- Расстояние \( r = 7 \, \text{см} = 0.07 \, \text{м} \),
- Заряд первого тела \( q_1 = 18 \, \text{нКл} = 18 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \).
Найти:
- Заряд второго тела \( q_2 \).
Шаг 1: Подставить известные значения в закон Кулона
Подставим в формулу значения \( F \), \( q_1 \) и \( r \):
\[ 1.6 \times 10^{-3} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|18 \times 10^{-9} \cdot q_2|}{(0.07)^2} \]
Шаг 2: Упростить выражение
Сначала вычислим \( (0.07)^2 \):
\[ (0.07)^2 = 0.0049 \]
Теперь подставим его в формулу:
\[ 1.6 \times 10^{-3} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|18 \times 10^{-9} \cdot q_2|}{0.0049} \]
Шаг 3: Умножим обе стороны на \( 0.0049 \)
\[ 1.6 \times 10^{-3} \cdot 0.0049 = 8.99 \times 10^9 \cdot |18 \times 10^{-9} \cdot q_2| \]
Вычислим левую часть:
\[ 1.6 \times 10^{-3} \cdot 0.0049 = 7.84 \times 10^{-6} \]
Шаг 4: Разделим обе стороны на \( 8.99 \times 10^9 \)
\[ \frac{7.84 \times 10^{-6}}{8.99 \times 10^9} = |18 \times 10^{-9} \cdot q_2| \]
Шаг 5: Посчитаем значение
\[ \frac{7.84 \times 10^{-6}}{8.99 \times 10^9} \approx 8.71 \times 10^{-16} \]
Шаг 6: Найдем \( q_2 \)
Теперь подставим это значение в уравнение:
\[ 8.71 \times 10^{-16} = 18 \times 10^{-9} \cdot |q_2| \]
Теперь найдём \( |q_2| \):
\[ |q_2| = \frac{8.71 \times 10^{-16}}{18 \times 10^{-9}} \approx 4.84 \times 10^{-8} \, \text{Кл} \]
Ответ
Заряд второго тела равен \( |q_2| \approx 48.4 \, \text{нКл} \).
Это значение нам показывает, что второй объект имеет заряд, равный примерно 48.4 нКл, что также является заряженным телом.