- Dois prótons em um núcleo atômico são separados por uma certa distância. A força elétrica de repulsão entre os prótons é enorme, mas a força nuclear de atração é ainda mais forte e evita que o núcleo se desintegre. Qual é aproximadamente o valor da força elétrica entre dois prótons separados por
?
Passo 1
O que o enunciado pede e o que nos dá:
- Pede: o valor aproximado da força elétrica entre dois prótons separados por
. - Dados fornecidos:
- Distância entre os prótons:
. - Cada próton tem carga igual à carga elementar:
. - Valor numérico da carga do próton (carga elementar):
.
Nada mais foi dado; vamos usar constantes físicas conhecidas (veremos isso no próximo passo).
- Distância entre os prótons:
Passo 2
A fórmula que vamos usar (explicação didática):
- A força elétrica entre duas cargas puntiformes é dada pela lei de Coulomb:
Explanação das variáveis:
-
é a magnitude da força elétrica (em , newtons). -
é a constante eletrostática, também escrita como . Em unidades práticas:
-
e são as cargas das partículas (em ). Aqui . -
é a separação entre as cargas (em ).
Comentário rápido: a fórmula dá a magnitude; o sinal (atrativa ou repulsiva) depende dos sinais das cargas. Como ambos são prótons (cargas positivas), a força é de repulsão.
Passo 3
Calcular
(produto das cargas):
Vamos aproximar mantendo algarismos suficientes:
Passo 4
Calcular o numerador
:
Fazendo a multiplicação de coeficientes e somando expoentes:
(Procedimento:
e o expoente é
, então o produto é
.)
Passo 5
Calcular
:
Passo 6
Agora aplicar a lei de Coulomb e dividir:
Dividindo mantissas e subtraindo expoentes:
Arredondando de forma apropriada para três algarismos significativos (os dados tinham três algarismos em
):
Observação física final: o valor é a magnitude; a força entre os dois prótons é de repulsão (eles se repelem).