Согласно классической модели атома водорода электрон вращается вокруг протона на расстоянии r=5,3 * 10^-11 м. Определите кинетическую энергию электрона, его потенциальную и полную энергию. Какой смысл имеет отрицательное значение потенциальной и полной энергии? На бесконечно большом расстоянии между электроном и протоном потенциальная энергия принимается равной нулю.

Про смысл знаков в конце, а сейчас формулы

Центробежная сила

mV^2/R

Притяжение зарядов

e^2/R^2

равны друг другу -

mV^2/R = e^2/R^2 [1]

Кин энергия

1/2 mV^2

Потенциальная энергия електрона в поле протона на расстоянии R

- e^2/R

Из [1] следует

mV^2 = e^2/R

Значит

Епот = - e^2/R = - mV^2 = - 2 Екин

Потенциальную находим сразу - заряд электрона знаем, расстояние дано

Она отризательна.

Кинетическая - положительна и равна половине потенциальной

Екин = - Епот/2

Полная = Екин + Епот = - Епот/2 + Епот = Епот/2

(минус е-квадрат на два эр)

Тоже половина потенциальной, но знак (-), как и у Епот

2) Разберемся со знаками. Извиняюсь, если слишком подробно.

Физическим смыслом обладает не конкретное значение энергии, а разность величины энергии в начальном и конечном состоянии.

Например груз массой М в поле тяжести.

ВАРИАНТ 1. Отсчет энергии начинаем с уровня земли. На земле Епот=0,

На высоте Н Епот= MgH. Работа по перемещению груза от земли на высоту -

А=MgH - 0 = MgH

ВАРИАНТ 2. Имеем полное право отсчет вести от высоты Н и принять величину энергии на ней равным 0.

Тогда Епот на земле будет

Епот = - MgH отрицательна, но главное меньше, чем на высоте

Работа при подъеме

А = 0 - (- MgH ) = MgH

правильного знака и величины.

Теперь о задаче. Определение потенциала эл. поля в некоторой точке - это как раз потенциальная энергия единичного ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда в данной точке. Для неединичного заряда - энергия = потенциал умнож. на заряд.

Потенциалом данной точки называется работа сторонних сил по перемещению ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда из точки, потенциал которой принят равным 0 (берем всегда бесконечность) , в данную точку.

Чтобы это "отложилось" навсегда надо поставить себя на место внешней силы. Итак есть положительный заряд (протон) . Надо найти потенциал в точке рядом с ним. Берем в руки пробный положительный - они отталкиваются. Двигаемся из бесконечности к заряду, движение вперед, усилия вперед, значит наша работа положительна, значит пот. эн. растет и больше нуля.

А теперь берем электрон, он притягивается к протону, значит его надо не толкать, а придерживать. Двигаем из бесконечности к протону - движение вперед, усилие назад, значит работа отрицательна, значит энергия уменьшается. На бесконечности энергия принята за 0 - значит становиться отрицательной.

Чтобы окончательно представить ситуацию посмотрим на кинетическую энергию еще раз

mV^2/R = e^2/R^2 [1]

mV^2 = e^2/R

при удалении от протона на бесконечность Екин падает до ноля, как 1/R -

т. е. на бесконечности она как и потенциальная ноль.

Значит полная на бесконечности ноль. Двигаем к протону - кинетическая растет и дает плюс, потенциальная уменьшается и дает минус. Уменьшение потенциальной больше увеличения кинетической в два раза, поэтому полная - уменьшается, отрицательна и половина потенциальной.

Объяснение:Может это, посмотри