Wie rechnet man diese Physikaufgabe?
Zwei Kügelchen von je 1.0 g Masse hängen an (als masselos angenommenen) Seidenfäden von je 1.0 m Länge, die im selben Punkt befestigt sind.
Auf welchen gleichen Betrag müssten die Kügelchen aufgeladen werden, damit sich ihre Mittelpunkte bis zu einer Entfernung von 6.0 cm abstossen würden?
5 Antworten
Ich würde mir erstmal eine Skizze machen. Dann ist die Lösungsfindung einfacher.
Ist die Skizze Maßstabsgetreu, kann man zeichnerisch auch die Kraft bestimmen, die zwischen beiden Kugeln zur Abstoßung wirken muss (udn die der Erdanziehungskraft über die Winkelbeziehung entgegen wirken muss).
Das geht natürlich auch rechnerisch. Die Skizze macht es aber anschaulicher.
Das ist Teil 1 der Lösung, weil nun die Kraft bekannt ist.
Teil 2 kann dann mit dem Coulombschen Gesetz gelöst werden und fertig.
Sollte mit dem Coulombschen Gesetz lösbar sein
Rechnerisch hast du ja die Coulomb Kraft, die bei Ladung den Kraftbetrag errechnet über
Für ein Massepunkt, welcher an einem Masselosen Faden hängt, der mit dem Winkel phi ausgelenkt wurde, gilt die waagerechte Kraft:
was durch geometrische Überlegungen deutlich wird. Diese Kraft muss dann vollständig von der Coulomb Kraft aufgebracht werden. Also müsste man beide Kräfte gleichsetzen und nach der Ladung auflösen. Beachte, dass der Abstand zwischen beiden durch
gegeben ist, wobei l die Länge der Aufhängung darstellt.
Coulombgesetz anwenden. Wenn beide Kugeln gleich stark geladen werden sollen ersetzt du q1 und q2 durch q^2 und formst die Gleichung dann nach q um.
Kräfteparallelogramm zeichnen -> tan alpha = FG/FE
alpha ergibt sich aus cos alpha = 0,03/1
FE im Coulombgesetz einsetzen mit r = 0,06m