Найти отношение силы электростатического отталкивания между двумя протонами к силе их гравитационного притяжения. Заряд протона равен
по модулю и противоположен по знаку заряду электрона (е=1.6 умножить 10^(-19) К). Масса
протона равна 1840 me , (me= 9.1 умножить 10^(-31) кг).
Закон Кулона гласит, что сила электростатического отталкивания между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула этого закона выглядит следующим образом:
F_e = k * |q1 * q2| / r^2,
где F_e - сила электростатического отталкивания,
k - постоянная Кулона (k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2),
q1 и q2 - заряды двух точечных зарядов,
r - расстояние между ними.
Закон Ньютона о гравитации гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для этого закона выглядит следующим образом:
F_g = G * |m1 * m2| / r^2,
где F_g - сила гравитационного притяжения,
G - гравитационная постоянная (G = 6.67 * 10^(-11) Н * м^2 / кг^2),
m1 и m2 - массы двух материальных точек (в данном случае протонов),
r - расстояние между ними.
Задача требует найти отношение силы электростатического отталкивания к силе гравитационного притяжения между двумя протонами.
Подставим известные значения в формулы:
q1 = e,
q2 = e (причем знаки зарядов протонов противоположны),
m1 = 1840 * me,
m2 = 1840 * me.
Таким образом, формула для отношения сил будет выглядеть следующим образом:
F_e / F_g = (k * e^2 * r^2) / (G * (1840 * me)^2 * r^2).
Заметим, что в числителе и знаменателе есть одно и то же слагаемое r^2, которое можно сократить. Также, можно записать значение электронного заряда е = 1.6 * 10^(-19) К в более удобном виде: е = 1.6 * 10^(-19) * 10^3 * 10^(-13) К.
Теперь подставим все значения и произведем расчеты:
F_e / F_g = (9 * 10^9 * (1.6 * 10^(-19))^2 * r^2) / (6.67 * 10^(-11) * (1840 * 9.1 * 10^(-31))^2 * r^2).
Упростим выражение:
F_e / F_g = (9 * 10^9 * (1.6 * 10^(-19))^2) / (6.67 * 10^(-11) * (1840 * 9.1 * 10^(-31))^2).
Теперь выполним вычисления:
F_e / F_g = (9 * 10^9 * (2.56 * 10^(-38))) / (6.67 * 10^(-11) * (33544 * 8.281 * 10^(-61))).
Тут можно сократить значения:
F_e / F_g = (23.04 * 10^(-29)) / (2.7756784 * 10^(-67)).
Тут можно упростить дробь:
F_e / F_g = 23.04 * 10^(-29 + 67).
Сложим показатели степени:
F_e / F_g = 23.04 * 10^38.
Таким образом, отношение силы электростатического отталкивания к силе гравитационного притяжения между двумя протонами составляет 23.04 умножить на 10^38.
ОТВЕТ: Отношение силы электростатического отталкивания к силе гравитационного притяжения между двумя протонами составляет 23.04 умножить на 10^38.