2. Dwie małe metalowe kulki umiesz-
czone w odległości 20 cm od siebie
odpychają się siłą 6 uN. Gdy zbliżymy
je na odległość 10 cm, będą się odpy-
chać siłą:
A. 1,5 uN.
C. 12 uN.
B. 3 HN.
D. 24 uN. ​.


Odpowiedź :

Prawo powszechnego ciążenia - siła oddziaływania między ciałami .

Gdy kulki zbliżą się do siebie będą się odpychać siłą :

[tex]D. 24\mu N[/tex]

Siłę oddziaływania między ciałami opisuje prawo powszechnego ciążenia:

[tex]F=\frac{Gm_1m_2}{r^2}[/tex]

Siła oddziaływania zależy od :

  • iloczynu masa oddziałujących ciał - wprost proporcjonalnie .
  • kwadratu odległości między środkami ciał - odwrotnie proporcjonalnie.

W oparciu o dane obliczamy wartość siły po zmianie odległości między kulkami:

[tex]F_1=6\mu N[/tex]  siła oddziaływania przy odległości 0,2 m  

[tex]r_1=20cm=0,2m[/tex]  odległość między kulkami  

[tex]r_2=10cm=0,1m[/tex]  zmieniona odległość między kulkami

[tex]F_2\to[/tex] wartość siły po zmianie odległości

Porównujemy wartości sił:

[tex]F_1=\frac{Gm_1m_2}{r_1^2}[/tex]

[tex]F_2=\frac{Gm_1m_2}{r_2^2}[/tex]

[tex]\frac{F_2}{F_1}=\frac{\frac{Gm_1m_2}{r_2^2} }{\frac{Gm_1m_2}{r_1^2} }[/tex]

[tex]\frac{F_2}{F_1}=\frac{Gm_1m_2}{r_2^2}*\frac{r_1^2}{Gm_1m_2}[/tex]

[tex]\frac{F_2}{F_1}=\frac{r_1^2}{r_2^2}[/tex]

[tex]F_2=\frac{F_1*r_1^2}{r_2^2}[/tex]

[tex]F_2=\frac{6\mu N*(0,2m)^2}{(0,1m^2)}[/tex]

[tex]F_2=\frac{6\mu N*0,04m^2}{(0,01m)^2}[/tex]

[tex]F_2=24\mu N[/tex]

II sposób w oparciu o  proporcjonalność: wartości siły
i odległości między ciałami

odległość między kukami zmniejszyła się 2 razy :

[tex]\frac{r_2}{r_1}=\frac{20cm}{10cm}=2[/tex]

Ponieważ wartość siły zależy od kwadratu odległości: 2²= 4  

to wartość siły wzrośnie:

[tex]F=6\mu N*4=24\mu N[/tex]