Hvad er kraften i frastødning mellem en alfa -partikel og en guldkerne, når den går forbi ved afstand 13:00?

1. Forstå koncepterne

* Elektrostatisk kraft: Kraften mellem ladede genstande er beskrevet af Coulombs lov:

* F =k * (q1 * q2) / r²

* Hvor:

* F er styrken

* K er Coulombs konstant (ca. 8.98755 × 10⁹ N⋅m²/c²)

* Q1 og Q2 er anklagerne for de to objekter

* r er afstanden mellem objekternes centre

* alfa -partikel: En alfa -partikel består af to protoner og to neutroner, hvilket giver den en ladning på +2e (hvor e er den elementære ladning, ca. 1,602 × 10⁻¹⁹ c).

* guldkerne: En guldkerne har 79 protoner, hvilket giver den en gebyr på +79e.

2. Opret beregningen

* Gebyrer:

* Q1 =+2e =2 * 1,602 × 10⁻¹⁹ C

* q2 =+79e =79 * 1,602 × 10⁻¹⁹ c

* Afstand:

* r =1 pm =1 × 10⁻¹² m

3. Sæt værdierne i Coulombs lov

F =(8.98755 × 10⁹ N⋅m² / c²) * (2 * 1,602 × 10⁻¹⁹ C) * (79 * 1,602 × 10⁻¹⁹ C) / (1 × 10⁻¹² M) ²

4. Beregn kraften

F ≈ 2,90 × 10 ² n

Derfor er kraften i frastødning mellem en alfa -partikel og en guldkerne i en afstand af kl.

Vigtige noter:

* enheder: Sørg for, at alle enheder er konsistente (meter til afstand, coulombs til opladning).

* retning: Kraften er frastødende, hvilket betyder, at den virker for at skubbe alfa -partiklen og guldkernen væk fra hinanden.

* tilnærmelse: Denne beregning antager, at alfa -partiklen og guldkernen er punktafgifter. I virkeligheden har de en lille, men ikke-nul størrelse, som lidt kan påvirke kraften.