- Home
- Standard 12
- Physics
चार एकसमान लोलकों को $100 gm$ द्रव्यमान के गेंद को $20 \,cm$ के धागे से बाँधकर बनाया गया है |इन चारों लोलकों को एक ही बिन्दु से लटकाया जाता है | प्रत्येक गेंद को $Q$ आवेश दिया जाता है जिसके परिणामस्वरुप सारी गेंदे एक दूसरे से दूर हो जाती हैं | प्रत्येक धागा उर्ध्वाधर से $45^{\circ}$ का कोण बनाता है $\mid Q$ का मान लगभग ................. $\mu C$ होगा? $(\frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}=9 \times 10^4 \,Sl$ इकाई में )
$1$
$1.5$
$2$
$2.5$
Solution

(b)
Electrostatic force on any of the ball is (let $x=$ separation between two adjacent balls).
$F_e=\frac{k q^2}{(\sqrt{2} x)^2}+\frac{2 k q}{x^2} \cdot \cos 45^{\circ}$
$=\frac{k q^2}{2 x^2}+\sqrt{2}=\frac{k q}{x^2}$
$=\left(\frac{1}{2}+\sqrt{2}\right) \frac{k q^2}{x^2} \approx \frac{2 k q^2}{x^2}$
As each ball is at an angle of $45^{\circ}$ from each other, so in equilibrium, we have
$\tan 45^{\circ} =\frac{F_e}{m g}$
$\Rightarrow m g =F_e$
$\Rightarrow m g =\frac{2 k q^2}{x^2}$
$\Rightarrow m g x^2 =2 k q^2$
$\text { where, } x=l \sin \theta =\frac{l}{\sqrt{2}}$
So, substituting values, we get
$\Rightarrow 100 \times 10^{-3} \times 10 \times\left(\frac{20 \times 10^{-2}}{\sqrt{2}}\right)^2$ $=2 \times 9 \times 10^9 \times q^2$
$\Rightarrow q^2=\frac{10^{-2}}{9 \times 10^9}$
$\Rightarrow q^2 > 10^{-12}$ (slightly higher than $10^{-12}$ )
$\Rightarrow 10^{-6} \,C$
So, nearest answer is $1.5\,\mu C .$