Для решения данной задачи, необходимо применить закон сохранения энергии и учесть работу электростатических сил.
Работа электростатической силы + изменение потенциальной энергии = кинетическая энергия
$$A_{эл} + \Delta U = W$$Работа электростатической силы:
$$A_{эл} = -\Delta U_{пот} = - (U_{2} - U_{1})$$Где U₁ и U₂ - потенциальная энергия взаимодействия зарядов в начальной и конечной точках соответственно.
Где k - постоянная Кулона (k ≈ 9 * 10⁹ Н·м²/Кл²), r - расстояние между зарядами.
В начальной точке (у основания наклонной плоскости), расстояние между зарядами:
$$r_1 = \frac{H}{sin(\alpha)} = \frac{0.2}{sin(30°)} = \frac{0.2}{0.5} = 0.4 м$$В конечной точке, расстояние между зарядами: r₂ = L = 0.1 м
Тогда изменение потенциальной энергии:
$$\Delta U_{пот} = U_2 - U_1 = k q_1 q_2 (\frac{1}{r_2} - \frac{1}{r_1})$$Подставляем известные значения в закон сохранения энергии:
$$k q_1 |q_2| (\frac{1}{r_2} - \frac{1}{r_1}) = W + m g H$$Округляем до целого: q₁ ≈ 4 мкКл
Ответ: 4 мкКл