Во сколько раз сила электрического отталкивания между двумя электронами больше силы их гравитационного притяжения друг друга?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для того чтобы найти отношение силы электрического отталкивания к силе гравитационного притяжения между двумя электронами, необходимо воспользоваться законом Кулона и законом всемирного тяготения. 1. Формулы и константы Сила электрического взаимодействия ( Fecap F sub e) определяется формулой: Fe=ke2r2cap F sub e equals k center dot the fraction with numerator e squared and denominator r squared end-fraction Сила гравитационного взаимодействия ( Fgcap F sub g) определяется формулой: Fg=Gm2r2cap F sub g equals cap G center dot the fraction with numerator m squared and denominator r squared end-fraction Где:

  • kk (электрическая постоянная) 8,99109Нм2/Кл2is approximately equal to 8 comma 99 center dot 10 to the nineth power space Н center dot м squared / Кл squared Gcap G (гравитационная постоянная) 6,6710-11Нм2/кг2is approximately equal to 6 comma 67 center dot 10 to the negative 11 power space Н center dot м squared / кг squared ee (заряд электрона) 1,6010-19Клis approximately equal to 1 comma 60 center dot 10 to the negative 19 power space Кл mm (масса электрона) 9,1110-31кгis approximately equal to 9 comma 11 center dot 10 to the negative 31 power space кг rr — расстояние между электронами (оно сократится при делении).

2. Расчет отношения сил Чтобы найти, во сколько раз одна сила больше другой, разделим Fecap F sub e на Fgcap F sub g: FeFg=ke2r2Gm2r2=ke2Gm2the fraction with numerator cap F sub e and denominator cap F sub g end-fraction equals the fraction with numerator k center dot the fraction with numerator e squared and denominator r squared end-fraction and denominator cap G center dot the fraction with numerator m squared and denominator r squared end-fraction end-fraction equals the fraction with numerator k center dot e squared and denominator cap G center dot m squared end-fraction Подставим численные значения: FeFg=8,99109(1,6010-19)26,6710-11(9,1110-31)2the fraction with numerator cap F sub e and denominator cap F sub g end-fraction equals the fraction with numerator 8 comma 99 center dot 10 to the nineth power center dot open paren 1 comma 60 center dot 10 to the negative 19 power close paren squared and denominator 6 comma 67 center dot 10 to the negative 11 power center dot open paren 9 comma 11 center dot 10 to the negative 31 power close paren squared end-fraction Вычислим числитель и знаменатель:

  • Числитель: 8,991092,5610-382,3010-288 comma 99 center dot 10 to the nineth power center dot 2 comma 56 center dot 10 to the negative 38 power is approximately equal to 2 comma 30 center dot 10 to the negative 28 power Знаменатель: 6,6710-1182,9910-625,5310-716 comma 67 center dot 10 to the negative 11 power center dot 82 comma 99 center dot 10 to the negative 62 power is approximately equal to 5 comma 53 center dot 10 to the negative 71 power

Итоговое отношение: FeFg2,3010-285,5310-714,161042the fraction with numerator cap F sub e and denominator cap F sub g end-fraction is approximately equal to the fraction with numerator 2 comma 30 center dot 10 to the negative 28 power and denominator 5 comma 53 center dot 10 to the negative 71 power end-fraction is approximately equal to 4 comma 16 center dot 10 to the 42nd power Резюме Электрическое отталкивание между двумя электронами сильнее их гравитационного притяжения примерно в 4,1610424 comma 16 center dot 10 to the 42nd power раз. Это колоссальное число наглядно демонстрирует, насколько электромагнитное взаимодействие превосходит гравитационное на микроуровне. Для сравнения: гравитация становится доминирующей силой только при накоплении огромных масс (планеты, звезды), так как электрические заряды обычно компенсируют друг друга, делая макроскопические тела нейтральными. Я могу рассчитать аналогичное соотношение для протонов или помочь с решением другой задачи по электростатике. Будем проводить расчет для протонов?

Форма ответа

Ваш аватар