Решение
Дано:
q_1 = q_2 = q_3 \gt 0 — заряды в вершинах равностороннего треугольника
Найти:
направление суммарной силы на q_1
⠀
Решение:
Все три заряда положительные и равны по модулю. Одноимённые заряды отталкиваются, поэтому:
\vec{F}_{21} — сила, с которой q_2 действует на q_1, направлена от q_2 к q_1 (вдоль соответствующей стороны треугольника).
\vec{F}_{31} — сила, с которой q_3 действует на q_1, направлена от q_3 к q_1.
По закону Кулона модули сил равны:
F_{21} = F_{31} = \dfrac{k q^2}{a^2}
где a — длина стороны треугольника.
Так как треугольник равносторонний, угол между \vec{F}_{21} и \vec{F}_{31} равен 60°, и обе силы симметричны относительно высоты, опущенной из вершины q_1.
По правилу параллелограмма (или треугольника векторов) сумма \vec{F} = \vec{F}_{21} + \vec{F}_{31} направлена вдоль биссектрисы угла q_1, то есть от середины противоположной стороны к вершине q_1 — наружу от центра треугольника.
Этому направлению соответствует вектор номер 4.