10 évf fizika feladatai és megoldásai

6
4. Két kisméretű golyó egymástól 20 cm. Mindkettő töltése -2 10 C.
a) Mekkora és milyen irányú a közöttük fellépő erő?
b) Hogyan változassuk meg a két golyó távolságát, ha azt szeretnénk, hogy a köztük
fellépő erő fele akkora nagyságú legyen?
Megoldás:
Q1 Q2
Q 2 10
r
1=0,2m
F1
F
2
2
a) F
1=?
b) r
2
=?
6
C
a) A Coulomb törvény szerint egyenlő nagyságú töltések között fellépő erő
nagysága: F k
2
2 12 2
Q
9 Nm 4 10 C
= 9 10
2
2 2 2
r C 0,2 m
0,9 N
b) A töltések közötti erő a távolság négyzetével fordítottan arányos, ezért fele akkora erő
egymástól 2 -szer nagyobb távolságra lévő töltések között lép fel.
r2 2 r1
0,28m
A két töltés távolságát 20 cm-ről 28 cm-re kell növelni ahhoz, hogy a köztük fellépő
erő fele akkora nagyságú legyen.
5. A nedves levegő kismertekben vezető. Két rögzített, elektromosan töltött, kicsiny fémgolyó
a párássá vált levegőben töltésének 80%-at elveszíti. Hogyan változik a köztük fellépő
elektrosztatikus erő?
Megoldás:
A golyók közt fellépő kezdeti F k
2
Q
erő az
2
r
összefüggés szerint a 64%-ára csökken.
2 2
(0,8 Q) 0,64 Q
F = k = k = 0,64F
2 2
r r
6. Hogyan változna a torziós szál elcsavarodásának szöge a Coulomb-féle kísérletben, minden
egyéb körülmény változatlansága esetén, ha megkétszereznénk
a) a torziós szál hosszát;
b) a torziós szál átmérőjét;
c) a torziós szál hosszát és átmérőjét?
Megoldás:
A Négyjegyű függvénytáblázatok Rugalmas alakváltozások című fejezetében található
összefüggés szerint: az R sugarú, l hosszúságú, henger alakú, G torziós modulusú rúd végeire
kifejtett M forgatónyomaték és a hatására létrejövő elcsavarodás közti kapcsolat:
6