Ποια είναι η δύναμη της απόρριψης μεταξύ ενός σωματιδίου άλφα και ενός χρυσού πυρήνα όταν περνάει από την απόσταση 1μμ;
1. Κατανοήστε τις έννοιες
* Ηλεκτροστατική δύναμη: Η δύναμη μεταξύ των φορτισμένων αντικειμένων περιγράφεται από τον νόμο του Coulomb:
* F =k * (q1 * q2) / r²
* Πού:
* F είναι η δύναμη
* K είναι η σταθερά του Coulomb (περίπου 8.98755 × 10⁹ n⋅m²/c²)
* Το Q1 και το Q2 είναι οι χρεώσεις των δύο αντικειμένων
* r είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των αντικειμένων
* σωματίδιο άλφα: Ένα σωματίδιο άλφα αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια, δίνοντάς του ένα φορτίο +2Ε (όπου Ε είναι το στοιχειώδες φορτίο, περίπου 1,602 × 10⁻ ⁻ C).
* Χρυσός πυρήνας: Ένας χρυσός πυρήνας έχει 79 πρωτόνια, δίνοντάς του μια χρέωση +79Ε.
2. Ρυθμίστε τον υπολογισμό
* χρεώσεις:
* q1 =+2e =2 * 1.602 × 10⁻⁻ ⁹ c
* q2 =+79e =79 * 1.602 × 10⁻⁻ ⁹ c
* απόσταση:
* r =1 μ.μ. =1 × 10⁻2 m m
3. Συνδέστε τις τιμές στο νόμο του Coulomb
F =(8.98755 × 10⁹ n⋅m² / c²) * (2 * 1.602 × 10⁻ ⁹ C) * (79 * 1.602 × 10⁻ ⁹ C) / (1 × 10⁻2 m) ²
4. Υπολογίστε τη δύναμη
F ≈ 2,90 × 10⁻2 n
Επομένως, η δύναμη της απόρριψης μεταξύ ενός σωματιδίου άλφα και ενός χρυσού πυρήνα σε απόσταση 1 μ.μ. είναι περίπου 2,90 × 10⁻2 Newton.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Μονάδες: Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μονάδες είναι συνεπείς (μέτρα για απόσταση, coulombs για χρέωση).
* κατεύθυνση: Η δύναμη είναι απωθητική, που σημαίνει ότι ενεργεί για να ωθήσει το σωματίδιο άλφα και τον χρυσό πυρήνα μακριά ο ένας από τον άλλο.
* προσέγγιση: Αυτός ο υπολογισμός υποθέτει ότι το σωματίδιο άλφα και ο χρυσός πυρήνας είναι φορτία σημείων. Στην πραγματικότητα, έχουν ένα μικρό, αλλά μη μηδενικό μέγεθος, το οποίο μπορεί να επηρεάσει ελαφρώς τη δύναμη.
