Potentielle Energie ( Gravitation + Elektrostatik)

Aufrufe: 802     Aktiv: 19.11.2021 um 00:37

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Hallo zusammen,

Folgendes verstehe ich nicht ganz.

A charged body with Q = -1 müC is dropped from a height = 1 m above the Earth surface. A plate charged with 10^19 electrons is placed exactly below it on the surface. 

By using the concept of potential energy, evaluate the mass M of the body in order to let it float at height h.

Was ich schon weiss:

Eine Ladung ist negativ ( Objekt) und plate ist positiv geladen, somit stossen sich ab. Ist die Kraft = 0?

U = Mgh

M ist gesucht

g ist eine konsante = 9,81 m/s^2

h ist gegeben 1m 

Die Formel für Coulumb ist F = q1*q2 / k r^2

k ist eine konstante
q sind die Ladungen
r ist die Distanz

Die Ladung ist gegeben -1 mü.

Ausserdem kenne ich die Formel für

U (potentielle Energie für Gravitation) = Mgh
U (potentielle Energie für Elektrostatik) = k qQ / r

Ich sehe gerade keinen Zusammenhang zwischen Columb Force und potentielle Energie....

Vielen Dank,
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Student, Punkte: 36

 
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1 Antwort
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Hey Sayuri,

"float" bedeutet ja schweben. Daher würde ich unbedingt mit einem Kräftegleichgewicht an die Aufgabe rangehen.

Schweben --> keine Bewegung --> keine Beschleunigung --> keine resultierende Kraft --> Kräftegleichgewicht

Gewichtskraft     F_G = m * g      nach unten
Elektrost. Abstoßung       F_el = Q_1 * E = Q_1 * 1/(4 pi epsil_0) * Q_2/r^2

Beide Kräfte gleichsetzen, die einzige Unbekannte ist die Masse m.

Ich hoffe, ich konnte dir helfen.

Viele Grüße,

Max Metelmann
Physik mit c :-)
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super, danke dir! Warum kann man FG = F_el gleichsetzen?   ─   sayuri 18.11.2021 um 22:07

Weil bei einem Kräftegleichgewicht die beteiligten Kräfte zusammen 0 ergeben. Da beide Kräfte in die entgegengesetzte Richtung wirken, kann man sie einfach gleich setzen. Bei "wilden" Richtugnen geht das nur über eine Vektoraddition. Habe dazu ein schönes Video gemacht. Schau mal rein!
https://www.youtube.com/watch?v=IHDo7Fdvo6o&t=161s
  ─   max.metelmann 19.11.2021 um 00:36

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