برای حل این مسئله ابتدا به شارژهای نهایی دو گوی پس از تماس میپردازیم. با توجه به اینکه دو گوی با هم همسان هستند، شارژ نهایی هر کدام نصف مجموع شارژ اولیه است.
شارژ اولیه هر گوی:
\[ q_1 = 4 \times 10^{-8} \, C \]
\[ q_2 = -8 \times 10^{-8} \, C \]
مجموع شارژ:
\[ q_{\text{total}} = q_1 + q_2 = 4 \times 10^{-8} + (-8 \times 10^{-8}) = -4 \times 10^{-8} \, C \]
شارژ نهایی هر کدام:
\[ q' = \frac{q_{\text{total}}}{2} = \frac{-4 \times 10^{-8}}{2} = -2 \times 10^{-8} \, C \]
حال از قانون کولن برای محاسبه نیروی بین دو گوی استفاده میکنیم:
فرمول نیروی کولن:
\[ F = \frac{k \cdot |q'| \cdot |q'|}{r^2} \]
در اینجا:
\[ k = 9 \times 10^9 \, N \cdot m^2/C^2 \]
\[ r = 20 \, cm = 0.2 \, m \]
جایگذاری اعداد:
\[ F = \frac{9 \times 10^9 \cdot (2 \times 10^{-8})^2}{(0.2)^2} \]
محاسبه عددی:
\[ F = \frac{9 \times 10^9 \cdot 4 \times 10^{-16}}{0.04} \]
\[ F = \frac{36 \times 10^{-7}}{0.04} \]
\[ F = 9 \times 10^{-6} \, N \]
بنابراین، نیروی ربایش بین دو گوی برابر با \(9 \times 10^{-6} \, N\) است.