TREŚĆ:

Zadanie 10.

Cylindryczną nieprzewodzącą rurkę ustawiono pionowo. Na dnie tej rurki umieszczono piłeczkę pingpongową, która była pokryta farbą przewodzącą ładunki elektryczne (zobacz rysunek 1.). Masa piłeczki była równa $m=3\mathrm{g}$. Piłeczka była naładowana ujemnym ładunkiem elektrycznym $q_1=-50\mathrm{nC}$.

Do rurki wrzucono drugą podobną piłeczkę o identycznych rozmiarach i masie, naładowaną dodatnim ładunkiem elektrycznym (zobacz rysunek 2.). Po zetknięciu się piłeczek i wymianie ładunku każda z piłeczek miała taki sam dodatni ładunek elektryczny $q=200\mathrm{nC}$. Druga piłeczka po zetknięciu z pierwszą ustabilizowała po pewnym czasie swoje położenie i utrzymywała się nieruchomo ponad pierwszą piłeczką (zobacz rysunek 3.).

Pomiń tarcie piłeczek o ścianki rurki. Przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego $g=9,81\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$.

Zadanie 10.1.

Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Ładunek elektryczny $q_2$ drugiej piłeczki, przed zetknięciem z pierwszą piłeczką był równy

A. $q_2=300\mathrm{nC}$      B. $q_2=350\mathrm{nC}$      C. $q_2=400\mathrm{nC}$      D. $q_2=450\mathrm{nC}$

---

ROZWIĄZANIE:

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest wyznaczenie ładunku elektrycznego jednej z piłeczek przed zetknięciem z drugą piłeczką.

Rozwiązując to zadanie skorzystamy z zasady zachowania ładunku elektrycznego.

Możemy zapisać, że:

$q_1+q_2=q+q$  

gdzie:

$q_1$   - ładunek początkowy pierwszej piłeczki,

$q_2$   - ładunek początkowy drugiej piłeczki,

$q$   - ładunek końcowy pierwszej/drugiej piłeczki.

Wyznaczamy wzór na ładunek drugiej piłeczki:

$q_1+q_2=2q$  

$q_2=2q-q_1$  

Korzystamy z podanych wartości ładunków piłeczek:

$q_1=-50\text{nC}$  

$q=200\text{nC}$    

Zatem:

$q_2=2\cdot 200\text{nC}-\left(-50\text{nC}\right)=400\text{nC}+50\text{nC}=450\text{nC}$  

 Odpowiedź: 

D. $q_2=450\mathrm{nC}$