a) Özdeş Q yükleri olan bu dört yükün her biri, karenin köşelerine yerleştirilmiş durumda. Diyelim ki yükler A, B, C ve D olarak adlandırılmış ve sırasıyla karenin sol alt, sol üst, sağ üst ve sağ alt köşelerine yerleştirilmişlerdir. Serbest cisim diyagramı çizmek için, örneğin A yükünü ele alalım.
A yükü üzerine etkiyen kuvvetler:
B yükünden gelen kuvvet: Yukarı yönde, Coulomb kuvveti ile orantılı.
C yükünden gelen kuvvet: Sağ üst köşede, hem yukarı hem de sağ yönde etki eder.
D yükünden gelen kuvvet: Sağ yönde, Coulomb kuvveti ile orantılı.
b) A yüküne etkiyen toplam kuvveti bulmak için, B ve D yüklerinden gelen kuvvetleri ve C yükünden gelen kuvveti toplayarak bulabiliriz.
B ve D yüklerinden gelen kuvvetler:
F_B = k * Q^2 / L^2 (yukarı yönde)
F_D = k * Q^2 / L^2 (sağ yönde)
C yükünden gelen kuvvetin bileşenleri:
F_C = k * Q^2 / (L * sqrt(2))^2
F_Cx = F_C * cos(45°) = F_C / sqrt(2) (sağ yönde)
F_Cy = F_C * sin(45°) = F_C / sqrt(2) (yukarı yönde)
Toplam kuvvetin bileşenlerini hesaplamak için:
F_x = F_D + F_Cx
F_y = F_B + F_Cy
Toplam kuvvetin büyüklüğünü bulmak için:
F = sqrt(F_x^2 + F_y^2)
Toplam kuvvetin yönünü bulmak için (teta, F_x ve F_y arasındaki açı):
teta = atan(F_y / F_x)
