Enunciado

Suponha que o valor absoluto da carga do próton seja diferente do valor absoluto da carga do elétron por apenas uma parte em 109 .

a. Qual seria a força entre duas esferas de cobre de 2,0 mm de diâmetro separadas por 1,0 cm? Considere que cada átomo de cobre

tenha igual número de prótons e de elétrons.

b. Este valor de força pode ser detectável? O que você pode concluir do fato de que tais forças não são observadas?

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Vamos fazer mais uma questãozinha aqui?

Vem comigo!

Use o modelo de carga e assuma que as esferas de cobre são objetos pontuais com cargas pontuais.

Letra a:

A massa da esfera de cobre é:

M = ρ V = 4 π 3 r 3 = 8920 k g m 3 4 π 3 1.0 × 10 - 3 m 3 = 3.736 × 10 - 5 k g = 0.03736 g

O número de moles na esfera é:

n = M A = 0.03742 g 63.5 g m o l = 5.884 × 10 - 4 m o l

O número de átomos de cobre na esfera é:

N = n N A = 5.884 × 10 - 4 m o l 6.02 × 10 23 m o l - 1 = 5.542 × 10 20

O número de elétrons na esfera de cobre é, portanto, 29 × 3.542 × 10 20 = 1.027 × 10 22 . O total positivo ou a carga negativa na esfera é 1.027 × 10 22 1.60 × 10 - 19 C = 1643 C . Portanto, as esferas terão uma carga de 10 - 9 × 1643 C = 1.643 × 10 - 6 C . A força entre duas dessas esferas é:

F = K q 1 q 2 1.0 × 10 - 2 m 2 = 9.0 × 10 9 N m 2 C 2 1.643 × 10 - 6 C 2 1.0 × 10 - 2 m 2 = 2.4 × 10 2 N

Passo 2

Letra b:

Esta é uma força facilmente detectável. Uma vez que não observamos tais forças, qualquer diferença entre as a carga do próton e a carga do elétron devem ser menores do que 1 parte em 10 9 .

Resposta

  1. 2.4 × 10 2 N
  2. Esta é uma força facilmente detectável. Uma vez que não observamos tais forças, qualquer diferença entre as a carga do próton e a carga do elétron devem ser menores do que 1 parte em 10 9 .
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