Una partícula alfa consiste en dos protones (q =1.6 X 1019 C) y dos neutrones (sin carga). ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre dos partículas alfa separadas 2 mm entre sí?
Respuestas
La fuerza de repulsión entre las dos partículas alfa es F= 2.304*10-22 New.
La fuerza de repulsión se calcula mediante la aplicación de la ley de coulomb que expresa que la fuerza electrostática es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa, realizando las transformación de mm a m, como se muestra a continuación:
qα = 1.6.10⁻¹⁹C ⇒ qα = 2*1.6⁻¹⁹ ⇒ qα = 3.2.10⁻¹⁹C
d = 2 mm * 1*10⁻³m/1 mm = 2*10⁻³m
F=? fuerza electrostática
Ley de coulomb:
F = K*q1*q2/d²
F = 9*109 N*m2/C2* 3.2*10-19C *3.2*10-19 C/( 2*10-3 m)2
F = 9.216*10-28 N*m2/4*10-6 m²
F= 2.304*10-22 N.
La fuerza de repulsión entre las dos partículas alfa es de 2.304x10⁻²² N.
Explicación:
En este problemas tenemos dos partículas alfa que se repelen. Para encontrar la fuerza de repulsión se usa la ecuación de Coulomb que nos indica lo siguiente:
F = K·q₁·q₂ / d²
Donde K es la constante de Coulomb que vale 9x10⁹ N·m²/C², q₁ y q₂ son las cargas y d es la distancia entre las cargas.
Tengamos en cuenta que en cada partícula alfa hay dos protones, esto quiere decir que la carga total, en una partícula alfa, es dos veces la carga del protón, es decir, 3.2x10⁻¹⁹ C.
Entonces:
F = (9x10⁹ N·m²/C²)·(3.2x10⁻¹⁹ C)·(3.2x10⁻¹⁹ C) / (2x10⁻³ m)²
F = 2.304x10⁻²² N
Por tanto, la fuerza de repulsión entre las dos partículas alfa viene siendo de 2.304x10⁻²² N.
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