Вопрос задан 01.03.2025 в 22:51. Предмет Физика. Спрашивает Орынбасар Айдын.

Во сколько раз кулоновская сила взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода больше силы их гравитационного взаимодействия? Масса электрона m e = 9,11* 10^-31 кг m p =1,67*10^-27 гравитационная постоянная G = 6,67*10^-11 H*м^2\кг

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Нам Кирилл.

Чтобы сравнить кулоновскую силу взаимодействия электрона с ядром (протоном) в атоме водорода с их гравитационной силой, используем формулы для каждой из этих сил:

  1. Кулоновская сила:
FC=kqeqpr2F_C = \frac{k \cdot |q_e| \cdot |q_p|}{r^2}

где:

  • k=8,99109Нм2/Кл2k = 8,99 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2 — электрическая постоянная,
  • qe=qp=1,61019Клq_e = q_p = 1,6 \cdot 10^{-19} \, \text{Кл} — заряд электрона и протона,
  • rr — расстояние между электроном и протоном. Для атома водорода r5,31011мr \approx 5,3 \cdot 10^{-11} \, \text{м} (радиус Бора).
  1. Гравитационная сила:
FG=Gmempr2F_G = \frac{G \cdot m_e \cdot m_p}{r^2}

где:

  • G=6,671011Нм2/кг2G = 6,67 \cdot 10^{-11} \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{кг}^2 — гравитационная постоянная,
  • me=9,111031кгm_e = 9,11 \cdot 10^{-31} \, \text{кг} — масса электрона,
  • mp=1,671027кгm_p = 1,67 \cdot 10^{-27} \, \text{кг} — масса протона,
  • rr — такое же расстояние, r5,31011мr \approx 5,3 \cdot 10^{-11} \, \text{м}.

Теперь рассчитаем отношение FCFG\frac{F_C}{F_G}, подставляя значения:

FCFG=kqeqpr2Gmempr2=kqeqpGmemp\frac{F_C}{F_G} = \frac{\frac{k \cdot q_e \cdot q_p}{r^2}}{\frac{G \cdot m_e \cdot m_p}{r^2}} = \frac{k \cdot q_e \cdot q_p}{G \cdot m_e \cdot m_p}

Подставляем численные значения:

FCFG=(8,99109)(1,61019)(1,61019)(6,671011)(9,111031)(1,671027)\frac{F_C}{F_G} = \frac{(8,99 \cdot 10^9) \cdot (1,6 \cdot 10^{-19}) \cdot (1,6 \cdot 10^{-19})}{(6,67 \cdot 10^{-11}) \cdot (9,11 \cdot 10^{-31}) \cdot (1,67 \cdot 10^{-27})}

Рассчитаем числитель:

(8,99109)(1,61019)2=8,991092,561038=2,31028(8,99 \cdot 10^9) \cdot (1,6 \cdot 10^{-19})^2 = 8,99 \cdot 10^9 \cdot 2,56 \cdot 10^{-38} = 2,3 \cdot 10^{-28}

Рассчитаем знаменатель:

(6,671011)(9,111031)(1,671027)=6,6710111,521057=1,011067(6,67 \cdot 10^{-11}) \cdot (9,11 \cdot 10^{-31}) \cdot (1,67 \cdot 10^{-27}) = 6,67 \cdot 10^{-11} \cdot 1,52 \cdot 10^{-57} = 1,01 \cdot 10^{-67}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос