Questão 2([1])
Em um átomo de hidrogênio, o elétron está separado do próton por uma distância média de cerca de
. Calcule o módulo da força de atração eletrostática exercida pelo próton sobre o elétron.
Dados:
.
Dados:
Passo 1
O enunciado pede: calcular o módulo da força de atração eletrostática entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio, dado que a distância média entre eles é
. Informações numéricas fornecidas e que vamos usar:
- Constante eletrostática:
(fornecida). - Distância:
(fornecida). - Carga do elétron (módulo da carga elementar):
(valor físico conhecido que usaremos).
Pergunta clara: calcular o valor numérico do módulo da força
(em newtons).
Passo 2
Fórmula que vamos usar (Lei de Coulomb, módulo da força entre duas cargas puntiformes):
Explicando a fórmula e as variáveis:
-
é o módulo da força elétrica entre as duas cargas (em newtons, ). -
é a constante eletrostática, aqui . -
e são as cargas das partículas; no nosso caso (próton) e (elétron). Como queremos o módulo, usamos . -
é a distância entre as cargas, aqui .
Portanto, substituindo
por
e tomando o módulo:
Passo 3
Calcular passo a passo as partes numéricas (sem pular etapas). Primeiro calcule
:
Agora o numerador
:
Ajustando a notação científica:
Em seguida calcule
:
Passo 4
Agora faça a divisão para obter
:
Calcule a razão dos mantissas e a potência de dez:
Portanto
Arredondando de forma compatível com os algarismos significativos dos dados (aproximadamente duas algarismos significativos):
Observação física curta: este é o módulo da força — o sentido é atrativo (próton atrai elétron), mas como o enunciado pediu o módulo, apresentamos só o valor positivo.