جواب پرسش صفحه ۸ فیزیک (2) - تجربی
بازگشت به صفحه کتابسه ذرهٔ باردار مانند شکل روبهرو، روی یک خط راست قرار دارند و فاصلهٔ بارهای سمت راست و چپ از بار میانی برابر است. الف) جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار میانی را تعیین کنید. ب) اگر ذرهٔ سمت راست به جای بار \(q\)، بار \(-q\) داشته باشد، جهت نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار میانی چگونه خواهد بود؟

پاسخ:
بارها را به ترتیب از چپ به راست \(q_1=-q\)، بار میانی \(q_0=+q\) و \(q_3=+q\) در نظر میگیریم. فاصلهٔ هر بار کناری از بار میانی را \(r\) میگیریم.
الف) نیروی هر بار کناری بر بار میانی را جداگانه حساب میکنیم. بزرگی هر نیرو طبق قانون کولن برابر است با:
\[F = k\frac{|q_1||q_0|}{r^2} = k\frac{q^2}{r^2}\]
- نیروی \(\vec{F}_{10}\): بار \(q_1\) منفی و \(q_0\) مثبت است، پس ناهمناماند و نیرو جاذبه است. بنابراین \(\vec{F}_{10}\) به سمت چپ (به سوی \(q_1\)) است.
- نیروی \(\vec{F}_{30}\): بار \(q_3\) و \(q_0\) هر دو مثبت و همناماند، پس نیرو دافعه است. بنابراین \(\vec{F}_{30}\) از \(q_3\) دور میشود و به سمت چپ است.
هر دو نیرو به سمت چپاند و هماندازهاند، پس برایند آنها:
\[\vec{F}_{T_0} = \vec{F}_{10} + \vec{F}_{30}\]
\[F_{T_0} = \frac{2kq^2}{r^2}\]
جهت نیروی خالص وارد بر بار میانی به سمت چپ (به سوی بار منفی) است.
ب) اکنون بار سمت راست \(q_3=-q\) است. بزرگی نیروها تغییر نمیکند، فقط جهت نیروی \(\vec{F}_{30}\) عوض میشود:
- نیروی \(\vec{F}_{10}\): همچنان جاذبه و به سمت چپ است، با بزرگی \(k\dfrac{q^2}{r^2}\).
- نیروی \(\vec{F}_{30}\): بار \(q_3=-q\) و \(q_0=+q\) ناهمناماند، پس نیرو جاذبه است و به سمت راست (به سوی \(q_3\)) است، با بزرگی \(k\dfrac{q^2}{r^2}\).
دو نیرو هماندازه و در خلاف جهت هماند، پس:
\[\vec{F}_{T_0} = \vec{F}_{10} + \vec{F}_{30} = \vec{0}\]
بنابراین نیروی الکتریکی خالص وارد بر بار میانی صفر است.

پرسش ۱ ـ ۱
|
صفحه ۳تمرین ۱-۱
|
صفحه ۴فعالیت ۱ـ۱ (کار در کلاس)
|
صفحه ۵پرسش ۱ـ۲
|
صفحه ۸تمرین ۱ـ۲
|
صفحه ۹پرسش ۱ـ۳
|
صفحه ۹تمرین ۱ـ۳
|
صفحه ۱۰تمرین ۱ـ۴
|
صفحه ۱۳تمرین ۱ـ۵
|
صفحه ۱۵پرسش ۱ـ۴
|
صفحه ۱۵تمرین ۱ـ۶
|
صفحه ۱۶فعالیت ۱ـ۲ (کار در کلاس)
|
صفحه ۱۶پرسش ۱ـ۵
|
صفحه ۱۸پرسش ۱ـ۶
|
صفحه ۱۹فعالیت ۱ـ۳
|
صفحه ۱۹تمرین ۱ـ۷
|
صفحه ۱۹فعالیت ۱ـ۴
|
صفحه ۱۹پرسش
|
صفحه ۲۱تمرین
|
صفحه ۲۱تمرین ۱-۹
|
صفحه ۲۳تمرین ۱ـ۱۰
|
صفحه ۲۴فعالیت ۱ـ۵
|
صفحه ۲۴فعالیت 1-6
|
صفحه ۲۶فعالیت ۱ـ۷
|
صفحه ۲۷پرسش ۱ـ۸
|
صفحه ۳۱فعالیت ۱ـ۸
|
صفحه ۳۲تمرین ۱-۱۱
|
صفحه ۳۳فعالیت ۱-۹
|
صفحه ۳۳بدون عنوان
|
صفحه ۳۶