Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

We wszystkich zadaniach przyjmij wartość stałej elektrostatycznej $k = 9 \cdot 1 0^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}$ oraz wartość ładunku elementarnego $e = 1, 602 \cdot 1 0^{- 19} C$ .

RVMH4tokUzSdK1

Ćwiczenie 1

Który z poniższych wzorów pozwala obliczyć siłę wzajemnego oddziaływania między dwoma ładunkami elektrycznymi?

$F = \frac{G | m_{1} | | m_{2} |}{r^{2}}$
$F = \frac{k | q_{1} | | q_{2} |}{r^{2}}$
$F = \frac{k | q_{1} | | q_{2} |}{r}$
$F = \frac{k | q_{1} |^{2}}{r^{2}}$

RQb84BDjPQTBn1

Ćwiczenie 2

Przy obliczaniu siły oddziaływania elektrostatycznego za pomocą prawa Coulomba, trzeba pamiętać, żeby:

do wzoru podstawić wartości bezwzględne ładunków, a odległość między ładunkami podnieść do kwadratu.
do wzoru podstawić kwadraty wartości ładunku i wartość bezwzględną odległości między ładunkami.
do wzoru podstawić tylko wartość większego z ładunków, a odległość między ładunkami podnieść do kwadratu.
do wzoru podstawić wartości bezwzględne ładunków, a wartość stałej $k$ przyjąć równą 1.

RyFcS12Oi7Cii1

Ćwiczenie 3

Przy korzystaniu z prawa Coulomba warto przeliczyć potrzebne dane na jednostki podstawowe i wyrazić je w notacji wykładniczej. Zrób to z poniższymi wielkościami: a)

5 μ C = 5, 0 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij b)

2 mC = 2, 0 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij c)

0,3 μ C = 3, 0 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij d)

0,012 mC = 1, 2 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij e)

7 mm = 7, 0 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij f)

3,5 cm = 3, 5 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij g)

0,01 mm = 1, 0 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij h)

14,4 cm = 1, 44 \cdot 1 0^{n}

n

=Tu uzupełnij

Przy korzystaniu z prawa Coulomba warto przeliczyć potrzebne dane na jednostki podstawowe i wyrazić je w notacji wykładniczej. Zrób to z poniższymi wielkościami:

a) $5 μ C = 5, 0 \cdot 1 0^{n}$ C, $n$ =............

b) $2 mC = 2, 0 \cdot 1 0^{n}$ C, $n$ =............

c) $0,3 μ C = 3, 0 \cdot 1 0^{n}$ C, $n$ =............

d) $0,012 mC = 1, 2 \cdot 1 0^{n}$ C, $n$ =............

e) $7 mm = 7, 0 \cdot 1 0^{n}$ m, $n$ =............

f) $3,5 cm = 3, 5 \cdot 1 0^{n}$ m, $n$ =............

g) $0,01 mm = 1, 0 \cdot 1 0^{n}$ m, $n$ =............

h) $14,4 cm = 1, 44 \cdot 1 0^{n}$ m, $n$ =............

RkPjch7QYCru91

Ćwiczenie 4

Gdy ładujemy elektrycznie kulę, wykonaną z przewodnika, ładunki na niej przemieszczają się do momentu, aż rozłożą się równomiernie na całej powierzchni kuli. Rozkład ładunku na kuli ma więc zawsze symetrię sferyczną i możemy naładowaną kulę przewodzącą traktować jako ładunek punktowy.

Oblicz siłę wzajemnego odpychania dwóch metalowych kulek, które są naładowane ładunkami o wartościach odpowiednio -1

μ

C oraz -0,1

μ

C a odległość między ich środkami wynosi 3 cm (kulki są na tyle małe, że nie stykają się ze sobą). Odpowiedź: Siła wzajemnego odpychania badanych kulek ma wartość Tu uzupełnij N.

Odpowiedź: Siła wzajemnego odpychania badanych kulek ma wartość ............ N.

Ćwiczenie 5

R1D7f24DF0v4l

Atom wodoru można sobie, w dużym uproszczeniu, wyobrażać jako proton, wokół którego po orbicie krąży elektron. Przyjmij, że promień orbity elektronu, tzw. promień Bohra, ma wartość

5, 3 \cdot 1 0^{- 11}

m i oblicz wartość siły wzajemnego przyciągania między protonem i elektronem. Wynik podaj jako ułamek (dziesiętny) mikroniutona z dokładnością do dwóch cyfr znaczących. Odpowiedź: Siła wzajemnego przyciągania elektronu i protonu ma wartość Tu uzupełnij

μ

N. Komentarz:

Atom wodoru można sobie, w dużym uproszczeniu, wyobrażać jako proton, wokół którego po orbicie krąży elektron. Przyjmij, że promień orbity elektronu, tzw. promień Bohra, ma wartość $5, 3 \cdot 1 0^{- 11}$ m i oblicz wartość siły wzajemnego przyciągania między protonem i elektronem. Wynik podaj jako ułamek (dziesiętny) mikroniutona z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź: Siła wzajemnego przyciągania elektronu i protonu ma wartość ............ $μ$ N.

R1SJTtdlMmJjH2

Ćwiczenie 6

Oblicz wartość siły wzajemnego odpychania dwóch ładunków punktowych o wartości +1 C oddalonych o 1 m. Porównaj obliczoną wartość siły z wartościami podanymi poniżej i wstaw je, przeciągając, w odpowiednie miejsca. Obliczona wartość siły jest większa niż: Możliwe odpowiedzi: 1. ciężar Piramidy Cheopsa, 2. ciężar

1 {d m}^{3}

wody, 3. ciężar słonia afrykańskiego, 4. ciężar rakiety kosmicznej Obliczona wartość siły jest mniejsza niż: Możliwe odpowiedzi: 1. ciężar Piramidy Cheopsa, 2. ciężar

1 {d m}^{3}

wody, 3. ciężar słonia afrykańskiego, 4. ciężar rakiety kosmicznej

Oblicz wartość siły wzajemnego odpychania dwóch hipotetycznych ładunków punktowych o wartości +1 C oddalonych o 1 m. Porównaj obliczoną wartość siły z wartościami podanymi poniżej i wstaw je, przeciągając, w odpowiednie miejsca.

ciężar rakiety kosmicznej, ciężar słonia afrykańskiego, ciężar Piramidy Cheopsa, ciężar <math><mrow><mn>1</mn><mspace width="6px"></mspace><msup><mrow><mstyle mathvariant="normal"><mrow><mi>d</mi><mi>m</mi></mrow></mstyle></mrow><mrow><mn>3</mn></mrow></msup></mrow></math> wody

Obliczona wartość siły jest większa niż:
Obliczona wartość siły jest mniejsza niż:

Ćwiczenie 7

Jądra atomowe lekkich pierwiastków mają rozmiary rzędu $1 0^{- 15}$ m. Oblicz wartość siły odpychania między dwoma protonami, umieszczonymi w takiej odległości od siebie. Jak myślisz, dlaczego mimo działania tej siły, jądro atomowe nie rozpada się?

Po podstawieniu danych liczbowych do wzoru $F = k \frac{| q_{1} | | q_{2} |}{r^{2}}$ , otrzymamy wartość siły wynoszącą ok. 230 N.

W zestawieniu z masą protonu ( $1, 6 \cdot 1 0^{- 27}$ kg) otrzymana wartość 230 N jest siłą ogromną. Pod jej wpływem protony powinny „odskakiwać” od siebie z przyspieszeniem rzędu $1 0^{29} m / s ²$ . Doświadczenie mówi nam jednak, że większość jąder atomowych jest stabilna – nie rozpadają się samoistnie. Na protony musi więc działać jakaś inna siła, która równoważy efekt elektrycznego odpychania. Ta siła to siła jądrowa, będąca jednym z przejawów tzw. oddziaływań silnych między kwarkami, z których zbudowane są nukleony. Gdy z jakichś powodów siła ta zostanie przezwyciężona, jądro rozpada się, a energia potencjalna związana z odpychaniem protonów zostaje uwolniona. Dzieje się tak na przykład podczas kontrolowanej reakcji rozpadu jąder uranu $^{235} U$ w elektrowniach atomowych.

Ćwiczenie 8

R12jlPYtmU05J

Trzy identyczne ładunki punktowe umocowano w wierzchołkach trójkąta równobocznego. W jaki sposób wartość wypadkowej siły, działającej na każdy z ładunków, wyraża się przez wartość $F$ siły wzajemnego oddziaływania każdej pary ładunków? Wybierz właściwą odpowiedź spośród sugerowanych.

6,28 $F$
$\frac{F \sqrt{2}}{3}$
2 $F$
1,41 $F$
$\sqrt{2} F$
$\frac{F \sqrt{3}}{2}$
$\sqrt{3} F$
1,73 $F$

Rz2NwAo4pEySW

Na rysunku znajduje się trójkąt równoboczny. W każdym wierzchołku trójkąta są kółka symbolizujące ładunki. Ładunki umieszczone na końcach dolnego poziomego boku trójkąta oznaczono cyframi 1 i 2. Narysowano wektory sił działających na trzeci ładunek. Wektory sił mają równe długości. Leżą na przedłużeniach boków trójkąta i skierowane są w górę i prawo oraz w górę i w lewo. Wektor siły pochodzącej od ładunku 1 oznaczono jako wielkie F z indeksem dolnym 1. Wektor siły pochodzącej od ładunku 2 oznaczono jako wielkie F z indeksem dolnym 2. Na wektorach zbudowano równoległobok, którego przekątna jest siłą wypadkową działającą na ładunek.

Siły $\vec{F_{1}}$ i $\vec{F_{1}}$ to odpowiednio siły odpychania badanego ładunku przez ładunki 1 i 2. Są one równe co do wartości, ponieważ odległości badanego ładunku od ładunków 1 i 2 są równe.

Film samouczek

Dla nauczyciela