Physik Coulomb Kraft?

Hallo, ich möchte gerne wissen wie ich bei den im Bild angehängten Aufgaben vorgehen muss, ich habe die Grundlagen dahinter verstanden weiß aber nicht genau wie ich diese auf die Aufgabenstellungen anwenden soll

Vielen Dank für eure Hilfe und Bemühungen

Answer 1

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Aufgabe 3a)

Die Kräft F1(Coulomb-Kraft zwischen q1 und q0) und F2(Coulomb-Kraft zwischen q2 und q0) mit dem coulombsches Gesetz ausrechnen und einzeichnen. Den Abstand zwischen q1 und q0 dafür mit dem Satz des Pythagoras ausrechnen.

3b)

Die Kräfte kann man dann wie Vektoren addieren und so die resultierende Kraft erhalten.

4a)

Da q erst in 4b berechnet werden soll, weiß ich nicht wie "Groß" q ist.

4b)

Auf die Kugeln wirken sowohl eine Gewichtskraft, als auch eine Gravitationskraft, sie verharren nun in der Position, in welcher die Gesamtkraft in die entgegengesetzte Richtung des Fadens wirken. Dieser Zustand sieht man im Folgenden Bild (FE ist die Coulomb-Kraft):

Aus der Abbildung läst herleiten:

$\tan\ a\ =\frac{F_E}{F_G}$

$F_E=F_G\cdot\tan\ a$

Wenn man die Ankathete mit dem Satz des Pythagoras bestimmt, gilt für den Tangens:

$\tan\ a=\frac{\frac{d}{2}}{\sqrt{l^2-\left(\frac{d}{2}\right)^2}}$

Wenn man nun diese Formel für den Tanges, das coulombsche Gesetz für FE und für FG m*g einsetzt, kann man nach q umstellen:

$\frac{1}{4\cdot\pi\cdotε_0}\cdot\frac{q^2}{d^2}=m\cdot g\cdot\frac{d}{2\cdot\sqrt{l^2-\frac{d^2}{4}}}$ $q^2=2\cdot\pi\cdotε_0\cdot m\cdot g\cdot\frac{d^3}{\sqrt{l^2-\frac{d^2}{4}}}$

$q=\sqrt{\frac{2\cdot\pi\cdotε_0\cdot m\cdot g\cdot d^3}{\sqrt{l^2-\frac{d^2}{4}}}}$

$q=\sqrt{2\cdot\pi\cdot8.85\cdot10^{-12}\ \frac{C}{V\cdot m}\cdot1\cdot10^{-3}\ kg\cdot9.81\ \frac{m}{s^2}\cdot\left(0.8m\right)^3\cdot\frac{1}{\sqrt{\left(1m\right)^2-\frac{\left(0.8m\right)^2}{4}}}}$

$q\approx5.528\cdot10^{-7}\ C$

Ich hoffe, ich konnte dir helfen.

Bildquelle[Zugriff: 10.12.2019]: https://physikaufgaben.de/aufgaben_zeige_an.php?nummer=47

Comments

[verreisterNutzer]

Danke für die schnelle Antwort du hast mir sehr geholfen