Давайте решим задачу поэтапно, учитывая, что нужно определить силу, с которой третий шарик действует на первый, исходя из зарядов и положения шариков.
Условие задачи:
- Расположение: три шарика в вершинах равностороннего треугольника со стороной 20 см (0,2 м).
- Заряды:
- Первый шарик: \(q_1 = 40\,\text{нК} = 40 \times 10^{-9}\,\text{Кл}\)
- Второй шарик: \(q_2 = 30\,\text{нК} = 30 \times 10^{-9}\,\text{Кл}\)
- Третий шарик: \(q_3 = 80\,\text{нК} = 80 \times 10^{-9}\,\text{Кл}\)
Нужно найти силу, с которой третий шарик действует на первый.
Шаг 1. Напомним закон Кулона:
Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами определяется законом Кулона:
\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]
где:
- \(k = 9 \times 10^9\,\text{Нм}^2/\text{Кл}^2\),
- \(q_1, q_2\) — заряды,
- \(r\) — расстояние между ними.
Шаг 2. Расстояние между шариками:
Все шарики расположены вертельно в вершинах равностороннего треугольника со стороной 20 см (= 0,2 м). Из этого следует, что:
- Расстояние между любыми двумя шариками равно 0,2 м.
Шаг 3. Расчет силы между третьим и первым шариком
Нам нужно найти силу взаимодействия \(F_{13}\) между шариками 1 и 3.
Подставим значения:
\[ F_{13} = k \frac{|q_1 q_3|}{r^2} \]
\[ F_{13} = 9 \times 10^9 \times \frac{(40 \times 10^{-9})(80 \times 10^{-9})}{(0.2)^2} \]
Расчёты:
- Произведение зарядов:
\[ (40 \times 10^{-9}) \times (80 \times 10^{-9}) = 40 \times 80 \times 10^{-18} = 3200 \times 10^{-18} = 3.2 \times 10^{-15} \]
- Деление на квадратик длины:
\[ (0.2)^2 = 0.04 \]
- Итог:
\[ F_{13} = 9 \times 10^9 \times \frac{3.2 \times 10^{-15}}{0.04} \]
\[ F_{13} = 9 \times 10^9 \times 8 \times 10^{-14} \]
(потому что \(\frac{3.2 \times 10^{-15}}{0.04} = 3.2 \times 10^{-15} / 4 \times 10^{-2} = 0.8 \times 10^{-13} = 8 \times 10^{-14}\))
- Итоговая сила:
\[ F_{13} = 9 \times 10^9 \times 8 \times 10^{-14} = 72 \times 10^{-5} = 7.2 \times 10^{-4}\,\text{Н} \]
Ответ:
Сила, с которой третий шарик действует на первый, составляет approximately \(\boxed{7.2 \times 10^{-4}\,\text{Н}}\).
Если есть дополнительные вопросы или нужно объяснить подробнее, обращайтесь!