Esercizio sull'esperimento di Coulomb
Esercizio svolto sull'esperimento di Coulomb
Si hanno a disposizione due sfere identiche cariche rispettivamente di 0,38 nC e 0,82 nC e si prepara l'esperimento di Coulomb con queste cariche.
Si misura dunque un angolo α una volta che il manubrio è ruotato ed ha raggiunto la posizione di equilibrio.
Si ripete l'esperimento ma le sfere vengono a contatto.
Quale sarà la variazione dell'angolo di rotazione in percentuale?
Svolgimento dell'esercizio
La forza elettrica iniziale che si instaura tra le due cariche di 0,38 nC e 0,82 nC (nC = nanocoulomb) è tale da far ruotare il manubrio e misurare un angolo α1.
Quando le due cariche vengono a contatto, poiché le due sfere sono identiche, la carica si distribuisce uniformemente su entrambe, per cui dopo il contatto avremo che in ogni sfera sarà presenta una carica pari a:
Q = (0,38 + 0,82)/2 nC = 0,6 nC
Per cui impostiamo la proporzione in cui compare la forza elettrica una volta riferita all'inizio quando le due cariche sono diverse e una volta invece quando le cariche diventano identiche e si misura un angolo α2 della bilancia di torsione:
Fel,iniziale : α1 = Fel,finale : αf
Cioè:
0,38 ∙ 0,82 / α1 = 0,62 / α2
Interessandoci la variazione percentuale dell'angolo, calcoliamo il rapporto tra l'angolo finale α2 e quello iniziale α1:
α2 / α1 = 0,62 / (0,38 ∙ 0,82) = 1,16
Dunque la variazione è stata del 16% rispetto all'angolo iniziale cioè si misurerà un angolo maggiore del 16%.
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