Um elétron (
) e um próton
estão separados por
. Determine a força de Coulomb entre eles. Explique a importância dessa força na formação de átomos.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A pergunta é sobre calcular a força de Coulomb entre um elétron e um próton que estão separados por uma distância de
metros. Para isso, vamos usar a ideia de força elétrica, que faz parte da física, especificamente do eletrostática. Precisaremos da fórmula da Lei de Coulomb para calcular essa força.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula da Lei de Coulomb. Ela nos ajuda a calcular a força elétrica entre duas partículas carregadas. A fórmula é:
Onde:
-
é a força elétrica, -
é a constante de Coulomb ( ), -
e são as cargas das partículas, -
é a distância entre elas.
Passo 3
Vamos identificar os valores que temos no problema:
- Carga do elétron (
): - Carga do próton (
): - Distância entre eles (
):
Passo 4
Agora, vamos substituir esses valores na fórmula da Lei de Coulomb:
Passo 5
Primeiro, calculamos o produto das cargas:
Passo 6
Em seguida, calculamos o quadrado da distância:
Passo 7
Agora, substituímos esses valores na equação:
Passo 8
Fazendo a multiplicação final:
Passo 9
A direção dessa força é de atração, já que as cargas são opostas (elétron negativo e próton positivo).
Passo 10
Agora, falando sobre a importância dessa força na formação dos átomos: a força de Coulomb mantém os elétrons presos ao núcleo atômico (que é formado por prótons e nêutrons). Sem essa força atraindo os elétrons para o núcleo, os elétrons não permaneceriam próximos, e os átomos não conseguiriam sua estrutura estável. Essa interação é fundamental para a formação das moléculas e, consequentemente, para toda a matéria que conhecemos.
Resposta
A força de Coulomb entre o elétron e o próton é de aproximadamente
, e essa força é essencial para manter a estrutura dos átomos, garantindo que os elétrons permaneçam ligados ao núcleo.