Tiga muatan titik identik, masing-masing massa m = 0, 100 kg dan muatan q digantung dari tiga string. Jika panjang string kiri dan kanan adalah L = 30 cm dan sudut dengan vertikal adalah θ = 45 .0 , Berapakah nilai muatan q?

Tiga muatan titik identik, masing-masing massa m = 0, 100 kg dan muatan q digantung dari tiga string. Jika panjang string kiri dan kanan adalah L = 30 cm dan sudut dengan vertikal adalah θ = 45 .0 , Berapakah nilai muatan q?
Anonim

Situasi seperti yang dijelaskan dalam masalah ditunjukkan pada gambar di atas.

Biarkan biaya pada setiap titik dibebankan (A, B, C) menjadi # qC #

Di #Delta OAB, / _ OAB = 1/2 (180-45) = 67.5 ^ @ #

Begitu #/_CAB=67.5-45=22.5^@#

# / _ AOC = 90 ^ @ #

Begitu # AC ^ 2 = OA ^ 2 + OC ^ 2 = 2L ^ 2 #

# => R ^ 2 = 2L ^ 2 #

Untuk #Delta OAB, #

# AB ^ 2 = OA ^ 2 + OB ^ 2-2OA * OBcos45 ^ @ #

# => r ^ 2 = L ^ 2 + L ^ 2-2L ^ 2xx1 / sqrt2 = L ^ 2 (2-sqrt2) #

Sekarang gaya yang bekerja pada A

Gaya tolak listrik B pada A

# F = k_eq ^ 2 / r ^ 2 #

Gaya tolak listrik C pada A

# F_1 = k_eq ^ 2 / R ^ 2 #

dimana # k_e = "Coulomb's const" = 9xx10 ^ 9Nm ^ 2C ^ -2 #

# F / F_1 = R ^ 2 / r ^ 2 = sqrt2 / (2-sqrt2) = (sqrt2 (2 + sqrt2)) / ((2 + sqrt2) (2-sqrt2)) #

# = (2sqrt2 + 2) / 2 = sqrt2 + 1 #

Dan # T = "Ketegangan pada tali" #

Mempertimbangkan keseimbangan kekuatan yang bekerja pada A kita bisa menulis

Untuk gaya vertikal pada A

# Tcos45 + Fsin22.5 = mg #

# => T / sqrt2 = mg-Fsin22.5 …….. 1 #

Untuk gaya horizontal pada A

# Tsin45 = Fcos22.5 + F_1 #

# => T / sqrt2 = Fcos22.5 + F_1 …….. 2 #

Membandingkan 1 dan 2 kita dapatkan

# Fcos22.5 + F_1 = mg-Fsin22.5 #

# => Fcos22.5 + Fsin22.5 + F_1 = mg #

# => F (cos22.5 + sin22.5) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (cos ^ 2 22.5 + sin ^ 2 22.5 + 2sin22.5xxcos22.5)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (1 + sin45)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt (1 + 1 / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F_1xx (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + F_1 = mg #

# => F_1 (sqrt2 + 1) (sqrt ((2 + sqrt2) / sqrt2)) + 1 = 0.1xx9.81 #

# => F_1xx6.47 = 0.1xx9.81 #

# => k_eq ^ 2 / R ^ 2 = (0.1xx9.81) /6.47 ~~0.152#

# => q = Rxxsqrt (0.152 / k_e) #

# => q = sqrt2Lxxsqrt (0.152 / k_e) #

# => q = sqrt2xx0.3xxsqrt (0.152 / (9xx10 ^ 9)) C = 1.74muC #