В вершинах правильного четырёхугольника со стороной а = 4 см поочерёдно расположены точечные заряды +Q, +2Q, -Q-20. Какова сила, действующая на заряд + Q, находящийся в центре…

Для решения этой задачи мы должны определить силу, действующую на заряд +Q, находящийся в центре четырёхугольника. Для этого нам необходимо воспользоваться законом Кулона, который описывает взаимодействие между зарядами.

1. Определим силы, действующие на заряд +Q от каждого из зарядов при помощи закона Кулона.

   Сила, действующая между двумя точечными зарядами определяется формулой: \[ F = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]

   Где:

   • \( F \) - сила взаимодействия,
   • \( k \) - постоянная Кулона (\( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н}\cdot\text{м}^2/\text{Кл}^2 \)),
   • \( q_1 \) и \( q_2 \) - модули зарядов,
   • \( r \) - расстояние между зарядами.

2. Рассчитаем силы, действующие на заряд +Q от каждого из зарядов в вершинах четырёхугольника.

• Сила, действующая на +Q от заряда +2Q: \[ F_{+2Q} = \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot |Q \cdot 2Q|}{(2a)^2} = \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot (Q \cdot 2Q)}{4r^2} \]

• Сила, действующая на +Q от заряда -Q-20: \[ F_{-Q-20} = \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot |Q \cdot (Q-20)|}{(2a)^2} = \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot (Q \cdot |Q-20|)}{4r^2} \]

3. Поскольку силы, действующие на +Q от противоположных зарядов будут равны, нам нужно найти только разность этих сил, чтобы определить силу, действующую на +Q: \[ F_{\text{total}} = F_{+2Q} - F_{-Q-20} \]

4. Подставим известные значения и рассчитаем силу: \[ F_{\text{total}} = \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot (Q \cdot 2Q)}{4r^2} - \frac{(8.99 \times 10^9) \cdot (Q \cdot |Q-20|)}{4r^2} \]

   \[ F_{\text{total}} = 2 \times (8.99 \times 10^9) \cdot \frac{Q^2}{4r^2} - (8.99 \times 10^9) \cdot \frac{Q \cdot |Q-20|}{4r^2} \]

5. Далее, учитывая что \( Q = 14 \, \text{нКл} \) и \( r = \sqrt{2} \times a = \sqrt{2} \times 4 \, \text{см} = 4\sqrt{2} \, \text{см} \), мы можем рассчитать окончательное значение силы, действующей на заряд +Q в центре четырёхугольника.