Дано:
а = 90 см = 0,9 м = 9*10^-1 м
q = 0,2*10^-11 Кл = 2*10^-12 Кл
F = 10^-12 H
k = 9*10⁹ H*м²/Кл²
ε = 1
q0 - ?
F = k*q*q0/(ε*r²)
Расстояние r между зарядами найдём путём геометрических соображений:
Разделим квадрат по диагоналям на четыре равнобедренных треугольника. Равные стороны каждого такого треугольника - это искомое расстояние r. Каждая диагональ равна удвоенному расстоянию r. Если квадрат разделить по одной диагонали на два прямоугольных треугольника, то диагональ будет являться гипотенузой каждого из них. Тогда можем использовать теорему Пифагора. Т.к. треугольники помимо того, что прямоугольные, ещё и равнобедренные (катеты равны друг другу), то:
d = 2r
A = a
B = a
d² = A² + B² =>
(2r)² = a² + a²
4r² = 2a² | : 4
r² = a²/2
Подставляем в уравнение силы Кулона и выражаем q0:
F = k*q*q0/(ε*r²) = k*q*q0/(ε*a²/2) = 2*k*q*q0/(ε*a²) => q0 = F / (2*k*q/(ε*a²)) = F*ε*a²/(2*k*q) = 10^-12*1*(9*10^-1)²/(2*9*10⁹*2*10^-12) = 81*10^-2/(4*9*10⁹) = 9*10^-2/(4*10⁹) = (9/4)*10^-11 = 2,25*10^-11 Кл = 22,5*10^-12 Кл = 22,5 пКл
ответ: 22,5 пКл.
Материальная точка - это физическая модель, в которой формой и размерами рассматриваемого тела можно пренебречь. При этом тело имеет массу и движется поступательно.
Санки движутся поступательно. Динамику и кинематику поступательного движения можно проанализировать, не учитывая форму и размер санок.
Шарик, скатываясь, вращается по желобу. То есть, шарик имеет не только поступательное, но ещё и вращательное движение. Следовательно, его нельзя рассматривать как материальную точку.
Камень, конечно, можно отпустить так, что при падении он начнёт закручиваться. Но в вопросе всё же имеется в виду только самый простой вид движения - поступательное. Поэтому камень тоже можно рассматривать как материальную точку.
ответ: санки, камень.
