Каково расстояние между двумя протонами, если для сближения их на 5 см необходимо совершить 15 нДж работы? Полное

Физика: Расстояние между протонами

Объяснение: Для решения этой задачи мы можем использовать формулу для работы: работа равна силе, умноженной на расстояние. Формула имеет вид W = Fd, где W - работа, F - сила и d - расстояние. Мы знаем, что работа составляет 15 нДж, а расстояние равно 5 см или 0,05 м.

Данное уравнение можно переписать в виде F = W / d. Подставляя известные значения, получаем F = 15 нДж / 0,05 м.

Сила является величиной, измеряемой в ньютонах (Н), поэтому нам необходимо записать значение силы в системе СИ. Для этого нам нужно сконвертировать значение силы из ньютон-джоулей в ньютоны, разделив значение силы на 1 дж = 1 Н, получим 15 / 0,05 Н.

Итак, мы получаем, что сила равна 300 Н.

Теперь, чтобы определить расстояние между протонами, мы можем использовать формулу для силы Кулона, F = k * (q1 * q2 / r^2), где k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды протонов и r - расстояние между ними.

Мы знаем, что у протонов заряд равен единице элементарного заряда, или 1,6 * 10^-19 Кл. Подставляя значения, получаем 300 = k * ((1,6 * 10^-19)^2 / r^2).

Константа Кулона k равна 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2. Подставляя это значение, получаем 300 = (9 * 10^9) * ((1,6 * 10^-19)^2 / r^2).

Мы можем решить это уравнение для r, приведя его к форме r^2 = ((1,6 * 10^-19)^2 / (300 / (9 * 10^9))). Выполняя необходимые вычисления, получаем r^2 = 7,68 * 10^-28 м^2.

Итак, расстояние между двумя протонами равно корню квадратному из 7,68 * 10^-28 м^2.

Совет: Зная формулы и постоянные, связанные с физикой, помните, что знание правильных единиц измерения и их преобразование из одной системы в другую может быть ключом к успешному решению задач.

Практика: Рассчитайте расстояние между двумя протонами, если для сближения их на 10 см необходимо совершить 25 нДж работы.