Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
16
ROZDZIAŁ21.PRAWOCOULOMBA
makroskopowych(żarówkaniemruga,gdyprzepływająprzezniąkolejne
elektrony).
/
Sprawdzian4
PoczątkowonakuliAznajdujesięładunek150e,anakuliBładunek20e.
Kulesąwykonanezmateriałuprzewodzącegoimająidentycznerozmiary.
JakibędziekońcowyładuneknakuliApozetknięciusiękul?
Przykład21.04.Wzajemneodpychanieelektrycznewjądrze
Jądrowatomieżelazamapromieńrównyokoło
4·10115mizawiera26protonów.
a)Jakajestwartośćodpychającejsiłyelektrostatycznej
działającejmiędzydwomaprotonami,jeśliznajdująsię
onewodległości4·10115m?
PODSTAWOWEFAKTY
Protonymożnatraktowaćjakcząstkinaładowane,
awięcwartośćsiłyelektrostatycznejoddziaływaniajed-
negoprotonunadrugimożnaobliczyć,korzystając
zprawaCoulomba.
Obliczenia:Ztabeli21.1wynika,żeładunekprotonu
wynosi+e.Zewzoru(21.4)otrzymujemy
F=
4πE0
1
e2
r2
=
(8799·109N·m2/C2)(17602·10119C)2
(470·10115m)2
=14N
(odpowiedź).
Bezeksplozji:Byłabytomałasiła,gdybydziałałana
obiektmakroskopowy,np.melon,alewodniesieniudo
protonujestogromna.Takiesiłypowinnybyćwystar-
czające,abyrozbićjądrodowolnegopierwiastkapoza
wodorem(któregojądromatylkojedenproton).Taksię
jednakniedziejenawetwjądrachobardzodużejliczbie
protonów.Musiwięcistniećjakaśogromnasiłaprzycią-
gająca,przeciwstawiającasiętejwielkiejodpychającej
sileelektrostatycznej.
b)Jakajestwartośćsiłygrawitacyjnejdziałającejmię-
dzytymidwomaprotonami?
PODSTAWOWEFAKTY
Protonysącząstkami,awięcwartośćsiłygrawitacyj-
nejichwzajemnegooddziaływaniamożemyobliczyćze
wzoruNewtona(21.2).
Obliczenia:Podstawiającmasęprotonuwynoszącą
mp=1767·10127kg,otrzymujemy
F=G
m2
r2
p
=
(6767·10111N·m2/kg2)(1767·10127kg)2
(4·10115m)2
=172·10135N
(odpowiedź).
Słabeisilne:wyniktenświadczyotym,że(przycią-
gająca)siłagrawitacyjnajestzbytsłaba,abyprzeciw-
stawićsięodpychającymsiłomelektrostatycznymmię-
dzyprotonamiwjądrze.Protonysąwrzeczywistości
związaneogromnąsiłą.Oddziaływaniecząstekwją-
drzenazywamy(trafnie)oddziaływaniemsilnym.Pro-
tony(ineutrony)oddziałująwtensposób,gdysąbardzo
bliskosiebie,takjakwjądrzeatomowym.
Chociażsiłagrawitacyjnajestowielerzędówwiel-
kościsłabszaodsiłyelektrostatycznej,towzjawiskach
makroskopowychodgrywawiększąrolę,ponieważjest
zawszesiłąprzyciągania.Oznaczato,żemożeonasku-
pićwielemałychciałwogromneciałaowielkichma-
sach(takichjaknp.planetyigwiazdy),któremogą
oddziaływaćdużymisiłamigrawitacyjnymi.Natomiast
siłaelektrostatycznajestsiłąodpychającądlaładunków
otymsamymznaku.Dlategoteżniemożnaskupićdu-
żychilościdodatniegoczyujemnegoładunkuelektrycz-
nego,abymogłypojawićsiędużesiłyelektrostatyczne.
Dalszeprzykłady,filmyićwiczenianastronieWileyPLUS.
