ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 58.5: Закон Кулона
Физика; углубленное обучение — Касьянов В.А.
Ольга Кузнецова, методист по физике Шпаргача обновлено 12 сентября 2026
Условие
Каков порядок кулоновской силы взаимодействия двух учеников, сидящих за одной партой, если доля избыточных электронов в их телах составляет 1% от полного заряда тела?
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
Для решения задачи оценим порядок величины кулоновской силы взаимодействия двух учеников. Нам известно, что доля избыточных электронов составляет 1% от полного заряда тела (вероятно, имеется в виду полный заряд всех электронов или протонов в теле, так как нейтральное тело имеет нулевой суммарный заряд). Обычно масса человека принимается за m≈50 кг.
Шаг 1. Оценка общего числа частиц и заряда
Человеческое тело состоит преимущественно из воды (H2O) и органических соединений. Для грубой оценки порядка величины можно считать, что средняя масса нуклона (протона или нейтрона) равна mp≈1,67·10-27 кг. В атоме водорода один протон и один электрон, в кислороде — 8 протонов и 8 электронов. В среднем на каждый нуклон приходится примерно один электрон (так как число протонов равно числу электронов в нейтральном атоме, а нейтроны не имеют заряда, но составляют значительную часть массы).
Полное число электронов Ne в теле массой m=50 кг можно оценить как отношение массы тела к массе нуклона:
Ne≈m/mp=50/1,67·10-27≈3·1028Электронный заряд e≈1,6·10-19 Кл. Полный модуль заряда всех электронов в теле равен:
Qtotal=Ne·e≈3·1028·1,6·10-19≈4,8·109 КлШаг 2. Расчет избыточного заряда каждого ученика
По условию, доля избыточных электронов составляет 1% от полного заряда тела. Это означает, что избыточный заряд q одного ученика равен:
q=0,01·Qtotal≈0,01·4,8·109=4,8·107 КлТакой заряд является колоссальным по меркам электростатики. Для сравнения, молния переносит заряды порядка десятков кулон.
Шаг 3. Применение закона Кулона
Ученики сидят за одной партой. Расстояние между центрами их тел примем за r≈0,5 м (половина метра). Закон Кулона для силы взаимодействия двух точечных зарядов (или сферически симметричных распределений) имеет вид:
F=kq1q2/r2где k≈9·109 Н·м²/Кл². Так как q1=q2=q, то:
F=9·109·(4,8·107)2/(0,5)2Вычислим числитель:
(4,8·107)2=23,04·1014≈2,3·1015Знаменатель:
(0,5)2=0,25Подставим значения:
F≈9·109·2,3·1015/0,25=9·109·9,2·1015≈83·1024 НБолее точно: 9·23,04/0,25=829,44. Степень: 109·1014=1023. Итого F≈8,3·1025 Н.
Шаг 4. Проверка и интерпретация результата
Полученная сила F≈1025 Н невероятно велика. Сила тяжести, действующая на Землю со стороны Солнца, составляет около 3,5·1022 Н. Таким образом, электрическая сила взаимодействия двух таких заряженных людей превысила бы гравитационное притяжение Земли к Солнцу в сотни раз.
Физически такая ситуация невозможна в обычных условиях, так как огромные одноименные заряды мгновенно вызвали бы пробой воздуха и разряд, либо разрушили бы сами тела из-за чудовищного электростатического давления. Однако задача требует найти порядок силы при заданных гипотетических условиях.
Ответ округляем до порядка величины: 1025 Н или 1026 Н в зависимости от принятых оценок массы и расстояния. При m=50 кг и r=0,5 м получаем 1025 Н.
Порядок силы взаимодействия составляет 1025 Н.
В условии фраза 'доля ... от полного заряда тела' трактуется как доля от суммарного модуля заряда всех электронов (или протонов), так как алгебраический заряд нейтрального тела равен нулю. Оценки взяты стандартные: масса ученика 50 кг, расстояние 0,5 м.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 58.5 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика; углубленное обучение», Касьянов В.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 58.5?
Краткий ответ: Порядок силы взаимодействия составляет 10^25 Н.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика; углубленное обучение», Касьянов В.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 58. Закон Кулона.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.