Для решения первой задачи используем закон Кулона, который определяет силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия между двумя зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
[ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} ]
где ( F ) — сила взаимодействия, ( q_1 ) и ( q_2 ) — величины зарядов, ( r ) — расстояние между зарядами, ( k ) — коэффициент пропорциональности, который равен ( 8.9875 \times 10^9 \, \text{Н}\cdot\text{м}^2/\text{Кл}^2 ) (электростатическая постоянная).
Подставим данные из задачи:
[ q_1 = 4 \, \text{нКл} = 4 \times 10^{-9} \, \text{Кл} ]
[ q_2 = 10 \, \text{нКл} = 10 \times 10^{-9} \, \text{Кл} ]
[ r = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} ]
[ F = 8.9875 \times 10^9 \times \frac{|4 \times 10^{-9} \cdot 10 \times 10^{-9}|}{(0.1)^2} ]
[ F = 8.9875 \times 10^9 \times \frac{40 \times 10^{-18}}{0.01} ]
[ F = 8.9875 \times 10^9 \times 4 \times 10^{-15} ]
[ F = 35.95 \times 10^{-6} \, \text{Н} = 35.95 \, \text{мкН}]
Ответ на первый вопрос: сила взаимодействия между зарядами составляет приблизительно 35.95 мкН.
Для решения второй задачи сначала рассмотрим ситуацию до изменения зарядов. Если сила взаимодействия между зарядами 6q и 2q равна 0.3 Н, то после объединения их в один заряд (6q + 2q = 8q) и последующего деления на два, каждый получится заряд 4q.
Так как сила взаимодействия зависит от произведения величин зарядов, то новая сила взаимодействия между двумя зарядами 4q и 4q при том же расстоянии будет:
[ F' = k \frac{|4q \cdot 4q|}{r^2} = k \frac{16q^2}{r^2} ]
Ранее было:
[ F = k \frac{|6q \cdot 2q|}{r^2} = k \frac{12q^2}{r^2} ]
Новая сила будет в (\frac{16}{12} = \frac{4}{3}) раза больше старой силы:
[ F' = \frac{4}{3} \times 0.3 \, \text{Н} = 0.4 \, \text{Н} ]
Ответ на второй вопрос: новая сила взаимодействия между зарядами будет 0.4 Н.