Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если величину одного заряда увеличить в 3 раза?

Согласно закону Кулона F=k*q1*q2/R^2 увеличится в 3 раза

Дано:

m=5 кг

Pч=7800 кг/м³

Pв=1000 кг/м³

Найти:

Vп-?

Итак, шар из чугуна плавает на поверхности, значит сила тяжести, тянущая шар ко дну уравновешивается архимедовой силой, выталкивающей шар: Fт=Fa.

Выражаем Fт=m*g и Fa=Pв*g*(V/2), где V - полный объём шара (делим, т.к. в воду погружается только половина шара, она и выталкивается водой с силой равной силе тяжести, что обеспечивает плавание шара).

Подставляем всё в общую формулу условия плавания тела(Fa=Fт):

Pв*g*(V/2)=m*g

Общий объём шара выражаем через объём полости внутри его и объём чугуна, окружающего полость:

V=Vп+Vч, где Vч=m/Pч (выразили объём чугуна всего шара)

Соберём итоговую формулу:

Pв*g*((Vп+ m/Pч)/2)=m*g;

Pв*((Vп+m/Pч)/2)=m (сократили обе части на g);

Vп=2*m/Pв-m/Pч (выразили Vп из предыдущей формулы);

Vп=2 * 5кг / 1000кг/м³ - 5кг / 7800кг/м³ ≈ 0,00936 м³

Vп = 9,36*10^-3 м³

Запишем уравнения движения тела по оси y:

y=v0sinα⋅t—gt22

Заменяя в уравнении y на данное h, получим квадратное уравнения, которое необходимо решить для нахождения времени полета. Неудивительно, что уравнение имеет 2 корня, поскольку на данной высоте тело за все время полета будет находиться 2 раза, что видно из рисунка.

h=v0sinα⋅t—gt22

gt2—2v0sinα⋅t+2h=0

Найдем дискриминант:

D=4v20sin2α—8gh

Проверять положительность дискриминанта не будем, поскольку решение задачи быть должно, значит он априори неотрицателен.

Тогда корни квадратного уравнения равны:

t=2v0sinα±4v20sin2α—8gh−−−−−−−−−−−−√2g

Мы получили ответ в общем виде. Теперь подставим все известные величины в СИ:

t=2⋅10⋅sin30∘±4⋅102⋅sin230∘—8⋅10⋅1,05−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√2⋅10

Получаем два корня:

[t=0,7сt=0,3с