animacije · pokusi · lab. vježbe · simulacije · test pitanja · zadaci
Elektrostatika · Coulombove sile u sustavu više naboja
U $x-y$ ravnini nalaze se tri pozitivna točkasta naboja $Q_{1} = 5 \text{ nC}$, $Q_{2} = 5 \text{ nC}$ i $Q_{3} = 10 \text{ nC}$. Povlačenjem miša naboje možete postavljati u razne točke ravnine i pri tom promatrati rezultantne vektore i iznose sila na svaki od tri naboja.
Napomena: Pretpostavljamo da su naboji postavljeni u pojedinu točku $x-y$ ravnine "na neki način" u njoj učvršćeni ili zamrznuti, jer bi se u protivnom slučaju sami od sebe pomicali pod djelovanjem Coulombove sile.
Možete uključiti i prikaz $x$ i $y$ komponenti vektora sila, generirati slučajni razmještaj tri naboja te promijeniti predznak jednog slučajno odabranog naboja:
Nekoliko prijedloga za razmatranje:
Naboje $Q_{1}$ i $Q_{2}$ ostavite u početnom položaju. Mišem "uhvatite" naboj $Q_{3}$ i pronađite točke u kojima sila ima samo $y$ (vodoravnu) komponentu. Da li postoji točka u kojoj je rezultantna sila na naboj $Q_{3}$ jednaka nuli? Pronađite tu točku (pomoć)!
Zašto se prilikom pomicanja naboja mijenjaju sve rezultantne sile. Skicirajte parcijalne sile za neki proizvoljno odabrani raspored naboja.
Kuda bi "otišli" naboji pod djelovanjem sila kada bi se mogli slobodno pomicati? (uputa: pogledajte smjerove sila!)
Da li sustav ovako postavljenih naboja posjeduje neku energiju (sposobnost vršenja rada)?
Koju silu "savladavamo" kada naboj pomičemo u smjeru suprotnom od smjera Coulombove sile?
Da li je u stvarnosti potrebno utrošiti neku energiju da bismo naboje razmjestili u neki raspored u prostoru?
Zadatak za vježbu:
Za vježbu probajte riješiti isti problem na papiru (npr. početni slučaj). Na grafu svaki kvadratić (div) odgovara duljini od $4 \text{ cm}$. Primjer izračuna za iznos sile $F_1$ na naboj $Q_1$:
nađemo vektor sile kojom naboj $Q_2$ djeluje na naboj $Q_1$
potom izračunamo vektor sile kojom naboj $Q_3$ djeluje na naboj $Q_1$
na kraju po načelu superpozicijevektorski zbrojimo ta dva vektora sile kako bi dobili rezultantni vektor sile $\vec{F}_1$ na naboj $Q_1$
a iznos sile na naboj $Q_1$ odgovara duljini vektora: $F_1 = \left| \vec{F}_1 \right| = \sqrt{ F^2_\text{1x} + F^2_\text{1y} }$