تمرین ۱-۲ فیزیک یازدهم
در مثال ۱-۳، نیروی خالص وارد بر بار $q_{۲}$ را به دست آورید.
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۱-۲ فیزیک یازدهم
برای محاسبه **نیروی الکتریکی خالص** ($ec{F}_{\text{net}}$) وارد بر بار $q_{۲}$ در هر آرایشی (که در اینجا به مثال ۱-۳ ارجاع داده شده)، از **قانون کولن** و **اصل برهم‌نهی نیروها** استفاده می‌کنیم.
### ۱. قانون کولن
**نیروی الکتریکی** ($F$) بین دو بار نقطه‌ای $q_{a}$ و $q_{b}$ در فاصله $r$ از یکدیگر از رابطه‌ی زیر به دست می‌آید:
$$F = k \frac{|q_{a}| \cdot |q_{b}|}{r^۲}$$
* $k$ ثابت کولن است.
* جهت نیرو: **دافعه** برای بارهای هم‌نام و **جاذبه** برای بارهای غیرهم‌نام.
### ۲. اصل برهم‌نهی نیروها
**نیروی الکتریکی خالص** وارد بر بار $q_{۲}$ برابر با **مجموع برداری** نیروهایی است که تک تک بارهای دیگر ($q_{۱}, q_{۳}, ...$) بر آن وارد می‌کنند:
$$\vec{F}_{\text{net}, ۲} = \vec{F}_{۱۲} + \vec{F}_{۳۲} + ...$$
* $ec{F}_{۱۲}$ نیرویی است که بار $q_{۱}$ بر $q_{۲}$ وارد می‌کند.
* $ec{F}_{۳۲}$ نیرویی است که بار $q_{۳}$ بر $q_{۲}$ وارد می‌کند.
### ۳. گام‌های حل مسئله (روش کار)
1. **محاسبه اندازه‌ی نیروها:** ابتدا اندازه‌ی نیروی وارد بر $q_{۲}$ از طرف هر بار دیگر (مانند $F_{۱۲}, F_{۳۲}$) را با استفاده از قانون کولن و با قرار دادن فاصله‌ی مناسب محاسبه کنید.
2. **تعیین جهت نیروها:** جهت هر نیرو را بر اساس نوع بارهای درگیر تعیین کنید:
* اگر بارهای درگیر **هم‌نام** باشند، نیروی وارد بر $q_{۲}$ **دورشونده** از بار دیگر است (دافعه).
* اگر بارهای درگیر **غیرهم‌نام** باشند، نیروی وارد بر $q_{۲}$ **نزدیک‌شونده** به بار دیگر است (جاذبه).
3. **برآیندگیری برداری:**
* نیروها را در راستای محورهای $x$ و $y$ تجزیه کنید: $F_{x} = F_{۱۲x} + F_{۳۲x} + ...$ و $F_{y} = F_{۱۲y} + F_{۳۲y} + ...$
* اندازه‌ی نیروی خالص را با استفاده از فیثاغورث به دست آورید: $F_{\text{net}} = \sqrt{F_{x}^۲ + F_{y}^۲}$.
این روش برداری تضمین می‌کند که هم **اندازه** و هم **جهت** نیروی خالص به درستی محاسبه شود. 💡
