everything maths and science - C2B2A

everything maths and science - C2B2A everything maths and science - C2B2A

03.05.2013 Views

Ooreenkomste tussen Coulomb se wet en Newton se universele gravitasie wet Let op hoe soortgelyk Coulomb se wet aan Newton se universele gravitasie wet is tussen twee puntagtige deeltjies: FG = Gm1m2 d2 , waar m1 en m2 die massas van die twee puntagtige deeltjies is, d die afstand tussen hulle is en G die gravitasiekonstante. Albei is omgekeerde vierkantwette. Albei kragte verteenwoordig die krag wat die deeltjies (puntmassas en puntladings) op mekaar deur middel van ’n veld uitoefen. Sien video: 278M op www.everythingscience.co.za Uitgewerkte voorbeeld 1: Coulomb se wet VRAAG Twee puntladings het onderskeidelike ladings van +3×10 -9 C en −5×10 -9 C en is 2 m van mekaar. Bereken die grootte van die krag tussen hulle en sê of dit ’n aantrekkende of afstotende krag is. OPLOSSING Stap 1: Bepaal wat benodig word Ons word versoek om die krag tussen twee puntladings te bereken vanaf hul gegewe ladings en die afstand tussen hulle. Stap 2: Bepaal hoe om die probleem te benader Ons kan Coulomb se wet gebruik om die grootte van die krag te bereken: F = k Q1Q2 r 2 Stap 3: Bepaal wat word gegee Ons is gegee: • Q1 = +3 × 10 -9 C • Q2 = −5 × 10 -9 C • r = 2 m Ons weet dat k = 9,0 × 10 9 N·m 2 ·C −2 . Ons kan ’n diagram van die situasie teken. Stap 4: Kontroleer eenhede Q1 = +3 × 10 −9 C Q2 = −5 × 10 −9 C F F 2m Hoofstuk 9. Elektrostatika 323

Alle waardes is in SI-eenhede. Stap 5: Bereken die grootte van die krag Deur Coulomb se wet te gebruik, het ons F = kQ1Q2 r 2 = (9,0 × 109 )(3 × 10 −9 )(5 × 10 −9 ) (2) 2 = 3,37 × 10 -8 N Dus is die grootte van die krag 3,37 × 10 -8 N. Aangesien die puntladings teenoorgestelde tekens het is die krag aantrekkend. Stap 6: Vryliggaamdiagram Ons kan ’n vryliggaamdiagram teken om die kragte te wys. Elke lading ondervind ’n krag met dieselfde grootte en die kragte is aantrekkend, dus het ons: Q1 = +3 × 10 −9 C Q2 = −5 × 10 −9 C F=3, 37 × 10 − 8 N F=3, 37 × 10 − 8 N Hier volg nog ’n voorbeeld wat die verskil in grootte tussen die gravitasiekrag en die elektrostatiese krag uitbeeld. Uitgewerkte voorbeeld 2: Coulomb se wet VRAAG Bepaal die groottes van die elektrostatiese krag en die gravitasiekrag tussen twee elektrone wat 10 -10 m van mekaar af is (m.a.w. die kragte wat binne die atoom ondervind word) en sê of die kragte aantrekkend of afstotend is. OPLOSSING Stap 1: Bepaal wat benodig word Ons word versoek om die elektrostatiese- en gravitasiekragte tussen die twee elektrone te bereken, waar die afstand tussen hulle gegee word. Stap 2: Bepaal hoe om die probleem te benader Ons kan Fe = kQ1Q2 r 2 324 9.2. Coulomb se wet

Ooreenkomste tussen Coulomb se wet en Newton se universele gravitasie wet<br />

Let op hoe soortgelyk Coulomb se wet aan Newton se universele gravitasie wet is<br />

tussen twee puntagtige deeltjies:<br />

FG = Gm1m2<br />

d2 ,<br />

waar m1 en m2 die massas van die twee puntagtige deeltjies is, d die afst<strong>and</strong> tussen<br />

hulle is en G die gravitasiekonstante. Albei is omgekeerde vierkantwette.<br />

Albei kragte verteenwoordig die krag wat die deeltjies (puntmassas en puntladings) op<br />

mekaar deur middel van ’n veld uitoefen.<br />

Sien video: 278M op www.<strong>everything</strong><strong>science</strong>.co.za<br />

Uitgewerkte voorbeeld 1: Coulomb se wet<br />

VRAAG<br />

Twee puntladings het onderskeidelike ladings van +3×10 -9 C en −5×10 -9 C en is 2 m<br />

van mekaar. Bereken die grootte van die krag tussen hulle en sê of dit ’n aantrekkende<br />

of afstotende krag is.<br />

OPLOSSING<br />

Stap 1: Bepaal wat benodig word<br />

Ons word versoek om die krag tussen twee puntladings te bereken vanaf hul gegewe<br />

ladings en die afst<strong>and</strong> tussen hulle.<br />

Stap 2: Bepaal hoe om die probleem te benader<br />

Ons kan Coulomb se wet gebruik om die grootte van die krag te bereken: F = k Q1Q2<br />

r 2<br />

Stap 3: Bepaal wat word gegee<br />

Ons is gegee:<br />

• Q1 = +3 × 10 -9 C • Q2 = −5 × 10 -9 C • r = 2 m<br />

Ons weet dat k = 9,0 × 10 9 N·m 2 ·C −2 .<br />

Ons kan ’n diagram van die situasie teken.<br />

Stap 4: Kontroleer eenhede<br />

Q1 = +3 × 10 −9 C Q2 = −5 × 10 −9 C<br />

F F<br />

2m<br />

Hoofstuk 9. Elektrostatika<br />

323

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!