F12x(+Q1が+Q2から受ける力のx成分)、F12y(+Q1が+Q2から受ける力のy成分)、F11x(+Q1が-Q1から受ける力のx成分)、F11y(+Q1が-Q1から受ける力のy成分)は合ってますか?その上でどうすれば解答の2分の3乗が出てくるのかを教えてください。
【問題】図に示すような配置で3つの点電荷が存在している。このうち、+Q1の点電荷に働く静電気力F(FxとFy)を求めよ。クーロン定数をkとする。
F12x=k・Q1Q2a/a²+b²
F12y=k・Q1Q2b/a²+b²
F11x=k・Q1²/4a²
F11y=0
【解答】
Fx=kQ1({Q2a/(a²+b²)^3/2}-Q1/4a²)
Fy=-k{Q1Q2b/(a²+b²)^3/2}
No.1
- 回答日時:
k・Q1Q2a/a²+b² はQ1がQ2から受ける力そのもの.向きはQ2からQ1に向かう直線で斜め下向き・・・これがクーロンの法則
(クーロンの法則では 2電荷の静電気力の大きさはこの式で与えられ、力は2電荷を結ぶ直線状の向きに働く(同種の電荷は反発)とされています!)
ゆえにこれをx成分とy成分に分解しないといけません!
Q1Q2を結ぶ直線とx軸がなす小さいほうの角をθとすると
sinθ=b/√(a²+b²)
cosθ=a/√(a²+b²)
これを用いて
F12x={k・Q1Q2a/(a²+b²)}cosθ={k・Q1Q2a/(a²+b²)}{a/√(a²+b²)}
F12y=-{k・Q1Q2a/(a²+b²)}sinθ=-{k・Q1Q2a/(a²+b²)}{b/√(a²+b²)}
です
F12yについたマイナスは y軸方向の負の向きであることを意識した結果です
次にF11y=0はOK
F11xも絶対値はOK
ただし -Q1と+Q1は異符号なのでこの間に働く力は引力ですから向きを考慮して
F11x=-k・Q1²/4a²です
あとはx成分同士足し合わせ
y成分同士足し合わせて完了です
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
#1訂正
Q1Q2間の静電気力(分解前)は
正しくは k・Q1Q2/(a²+b²)です
これを#1に示した要領で分解すれば
F12x={k・Q1Q2/(a²+b²)}cosθ={k・Q1Q2/(a²+b²)}{a/√(a²+b²)}=k・Q1Q2a/(a²+b²)⁽³/²⁾
F12y=-{k・Q1Q2/(a²+b²)}sinθ=-{k・Q1Q2/(a²+b²)}{b/√(a²+b²)}=-k・Q1Q2b/(a²+b²)⁽³/²⁾
です
蛇足とは思いますが
M√M=√(M³)=(M³)(¹/²)=M³/²なので 分母が3分の2条となります
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