Uma dada particula
se aproxima frontalmente de um núcleo de chumbo, e para a uma distância de
docentro desse núcleo. O chumbo possui 82 prótons e permanece em repouso após a colisão. Qual é a energia cinética inicial da particula
?
Passo 1
O enunciado diz que uma partícula
(carga
) se aproxima de um núcleo de chumbo com
prótons (carga
) e, devido à repulsão eletrostática, para a uma distância
do centro do núcleo. Vamos usar conservação de energia mecânica: a energia cinética inicial da partícula se transforma totalmente em energia potencial elétrica no ponto de retorno.
Passo 2
Pela conservação de energia,
onde
é a energia cinética inicial e
é a energia potencial eletrostática entre as cargas, com
Passo 3
As cargas envolvidas são
Logo,
Passo 4
Vamos calcular
passo a passo. Primeiro,
Então
Substituindo em
:
Passo 5
Para expressar em elétron-volts, usamos
:
Resposta
A energia cinética inicial da partícula
é aproximadamente