Ladungen und Kraft 2 < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:04 So 27.04.2008 | | Autor: | inuma |
| Aufgabe | Zwei je 1 g schwere und gleichartig geladene Kugel sind an 1 m langen Fäden befestigt. Sind beide Fäden an der gelichen Aufhängepunkt befestigt, so stellt sich ein Mittelpunktabstand von 10 cm ein.
a) Wie groß sind Auslenkwinkel, die abstoßende Kraft und der Betrag der Ladung einer Kugel.
b)Wie große ist die Feldstärke des Feldes der einen Kugel am Ort der anderen Kugel
c) Wie ändert sich der Kugelabstand wenn die Ladung der Kugeln sich halbiert oder verdoppelt
d) Interpretieren Sie die Erkenntnisse aus c) |
Hallo,
als erstes eine kleine Anmerkung. Da es unsere Lehrer gesagt hat, dass der Sinus und der Tangenz von kleinen Winkeln(bis ca. 5°) sich nur in der dritten Nachkommastelle unterscheidet und weil sehr kleien Winkel anzunehmen sind, werden Tangenz und Sinus gelichgestellt.
(hier eine Zeichnung dazu, wo amn ein Kräfteparalleogramm sehen kann
https://www.vorhilfe.de/read?i=398217)
gegeben sind:
l = 1 m
m = 0,001 kg
y = 0,1 m
nun zu a
man nimmt wieder die aussage:
[mm] \bruch{y}{l} [/mm] = [mm] \bruch{FC}{FG}
[/mm]
bzw.
sin [mm] \alpha [/mm] = [mm] \bruch{y}{l}
[/mm]
[mm] \alpha [/mm] = arsin [mm] \bruch{0,1}{1}
[/mm]
[mm] \alpha [/mm] = 5,73°
abstoßene Kraft
[mm] \bruch{y}{l} [/mm] * Fg = FC
[mm] \bruch{0,1}{1} [/mm] * 0,001*9,81 = FC
FC = [mm] 9,81*10^{-4}
[/mm]
Ladung einer Kugel:
Man nimmt die Gleichung
F = [mm] \bruch{1}{4 \pi *E0} [/mm] * [mm] \bruch{Q^{2}}{r^{2}}
[/mm]
Eo = elektrische Feldkonstante
und stellt sie so um
[mm] \wurzel{Fc*4\pi*E0*r^{2}} [/mm] = Q
setzen ein
[mm] \wurzel{9,81*10^{-4}*4\pi*8,854*10{-12}*0,1m^{2}} [/mm] = Q
Q = 3,3 *10°{-8}
b)
de beide Kugel gelich geladen sind, müsste die Feldstärke an den Orten gelich sein
E = [mm] \bruch{F}{Q}
[/mm]
E = [mm] \bruch{9,81*10°{-4}}{3,3*10°{-8}}
[/mm]
E = 29727,27 [mm] \bruch{N}{C}
[/mm]
c) geliche Formel wie bei a
[mm] \wurzel{Fc*4\pi*E0*r^{2}} [/mm] = Q
nur ein mal Q verdoppel und einmal halbieren
so kommt man auf
0,197m bei 2*Q
0,05m bei [mm] \bruch{Q}{2}
[/mm]
d)
d.f folgt das mit höherer Ladung auch der Abstand größer wird.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 11:48 Mo 28.04.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. die Kugeln haben einen Mittelpunktsabstand zueinander. D.h. JEDE ist 5cm von der Mitte entfernt. dein y ist also 5cm, aber das r im Coulombgesetz ist 10cm!
deshalb ist der Auslenkwinkel falsch, und entsprechend die anderen Rechnungen.
2. zu d) musst du genauere Angaben machen: Wenn sich Q verdoppelt wird die Kraft vervierfacht, weil der Abstand auch mit dem Quadrat geht, wird der Abstand ???.
also so was, was ja auch aus c) rauskommt: r ist proportional zu Q.
Deine Ansätze sind sonst (eben bis auf y) richtig, Die Zahlen hab ich nicht nachgerechnet, und Einheiten fehlen!!
Gruss leduart
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