Usando un electrón y un protón de un átomo de hidrógeno separados por una distancia X, ¿cómo puedo demostrar que la fuerza eléctrica es mayor que la fuerza gravitacional?

Puede hacerlo calculando la fuerza total entre los dos, luego calculando qué fracción de eso se debe a la gravedad.

Como conoce la masa de cada uno y la distancia X, conoce la fuerza gravitacional de cada uno, por lo tanto, conoce la contribución de la gravedad a la fuerza neta.

(Podemos obtener el total observando la energía necesaria para eliminar completamente el electrón, ya que todas las fuerzas hasta ahora son atractivas. Sin embargo, buscarlo es más fácil y probablemente más preciso, aunque ocurren errores).

En este modelo simplificado, está utilizando las cargas eléctricas conocidas para calcular la fuerza eléctrica a esa distancia como un medio para verificar que el total menos la gravedad sea completamente eléctrico. Debería estar lo suficientemente cerca.

Un segundo enfoque implica que el electrón tiene un estado de energía conocido al comienzo y cae a una distancia X. La energía emitida es igual a la energía perdida y, por lo tanto, la energía inicial menos la energía final. Si el inicio se conoce exactamente y la emisión se mide exactamente, usted sabe exactamente el estado final.

(Conservacion de energia)

Entonces sabemos con qué terminamos y todavía tenemos el cálculo de la gravedad, para que podamos ver cuál es el resto. Nuevamente, podemos compararlo con lo que predecimos.

Un tercer enfoque dice que no necesitamos los valores, solo necesitamos las ecuaciones de Maxwell.

Si tiene las ecuaciones que definen los valores, entonces sabe dónde se encuentran las curvas. Por un lado, una fuerza es más fuerte. Por otro lado, la otra fuerza es. No necesitamos saber en qué parte de las curvas hay algo, solo necesitamos saber qué lado significa qué y en qué lado está X.

Sin embargo, aquí debe preguntarse si “mostrar”, la teoría es suficiente, y qué nivel de abstracción es apropiado.

La ventaja de que los electrones caigan de un estado a otro o creen plasma de hidrógeno es que tiene datos científicos reales contra los cuales puede probar la teoría. Luego, cuando aplique esa teoría, puede mostrar una cadena completa e ininterrumpida. Has verificado experimentalmente que el modelo realmente se aplica antes de aplicarlo.

Con los demás, cualquiera podría venir y decir “sí, eso funciona bien en distancias clásicas, pero X no está en una escala que sea clásica, entonces, ¿cómo sabemos que estás haciendo una operación válida? ¿Sigue esto en el rango y dominio del modelo?

Idealmente, lo harías completamente por experimento. Intentaría medir el campo gravitacional de un protón a distancias increíblemente pequeñas observando cómo se comportan las partículas no cargadas. Pero la gravedad es muy pequeña y la incertidumbre en la posición muy grande, lo que hace que esto sea todo un desafío.

Para la gravedad, entonces, tendrás que declarar como axiomas las ecuaciones de campo relevantes. Me refiero a declarar. No se puede andar con suposiciones no escritas y axiomas no establecidos. Así es como se demuestra que los abejorros no pueden volar.

Probar la consistencia interna y que ninguno de los axiomas o modelos de conflicto requeriría un trabajo mayor que el Principal Mathematica de Bertrand Russell. Si es posible en absoluto. A menos que esté haciendo esto por un importante premio internacional, no vale la pena.

Entonces, aquí está el procedimiento recomendado.

  1. Dibujar un diagrama
  2. Exponga sus suposiciones
  3. Declare sus modelos
  4. Probar conjetura a través del método elegido
  5. Escribe QED al final

Dependiendo de lo que sea X, las partículas podrían estar más influenciadas por las interacciones cuánticas que las influencias electrostáticas. Si no hay efectos cuánticos significativos, simplemente calcule la fuerza gravitacional entre las partículas frente a las fuerzas electrostáticas entre las partículas a la misma distancia.

La diferencia de masa entre el protón y el neutrón es bastante pequeña, mientras que existe una gran diferencia desde el punto de vista de la carga eléctrica, ya que el neutrón es neutral. Por lo tanto, sería suficiente comparar la interacción entre el electrón y el neutrón, cuando solo la gravitación tiene en cuenta, con la fuerza que actúa entre el protón y el electrón, donde la fuerza eléctrica se suma a la fuerza gravitacional. El resultado sería claro, mostrando debilidad de la gravitación en comparación con el campo eléctrico. El hecho de que la gravitación gane a gran escala es el resultado de la compensación de las cargas positivas y negativas, mientras que la gravitación es aditiva y depende solo de la energía / masa de una carga .

[matemática] F_E = {k_E e ^ 2 \ sobre x ^ 2} [/ matemática] mientras que [matemática] F_G = {GMm \ sobre x ^ 2} [/ matemática] entonces [matemática] {F_E \ sobre F_G} = { k_E e ^ 2 \ sobre GMm} [/ matemática] donde [matemática] k_E = 0.89875518 \ veces10 ^ {10} [/ matemática] Nm [matemática] ^ 2 [/ matemática] C [matemática] ^ {- 2} [/ matemáticas], [matemáticas] e = 1.6021765 \ veces 10 ^ {- 19} [/ matemáticas] C, [matemáticas] G = 0.66742 \ veces10 ^ {- 10} [/ matemáticas] m [matemáticas] ^ 3 [/ matemáticas] kg [matemática] ^ {- 1} [/ matemática] s [matemática] ^ {- 2} [/ matemática], [matemática] M = 1.6726217 \ times10 ^ {- 27} [/ matemática] kg y [matemática] m = 0.91093826 \ veces10 ^ {- 30} [/ matemáticas] kg.

Usted puede hacer los cálculos.

¡¡En serio!! si tiene las masas del electrón y el protón (debería saberlo), y también la carga de cada uno que también debería conocer, entonces Fg = GMp Me / X ^ 2 y Fc = Ke ^ 2 / X ^ 2 , encuentre el resultado, unifique la unidad como Newton, debe encontrar FC >> Fg, G Newton constante y K = 1 / 4pi E0 = 1 / 12.56 E0, donde E0 es la permisividad. Intenta hacerlo como ejercicio.

No puedes con ninguna distancia = x. Porque, a distancias muy grandes, la gravedad es más fuerte que la fuerza electromagnética.

More Interesting

¿Por qué los neutrones libres son inestables (desintegración beta) mientras que los protones libres son estables y no se desintegran? ¿Tiene esto algo que ver con su falta de propiedades de carga eléctrica?

¿Cuál es la relación entre electrones, neutrones y protones? ¿Y las diferencias entre ellos?

¿Cuál es la diferencia entre la masa de un protón y la masa de un electrón?

¿Por qué el núcleo de un átomo tiene menos masa que la suma de sus protones y neutrones?

¿Por qué hay una diferencia en el tamaño del protón de aproximadamente un 5% (aproximadamente siete desviaciones estándar) dentro del hidrógeno muónico, en comparación con el hidrógeno?

¿Puedes obtener cero materia dividiendo un protón?

Si los quarks en el neutrón están interactuando con la fuerza débil, ¿por qué no interactúan los quarks en el protón? ¿Por qué no se descompone el protón?

¿Por qué los protones tienen una masa mucho mayor que su opuesto, los electrones?

¿Qué sucede si un protón golpea a un humano a la velocidad de la luz?

¿Cómo los ácidos fuertes disuelven los objetos simplemente emitiendo un protón?

¿Por qué los leptones no participan en la "fuerza nuclear fuerte"?

¿Cuál es el propósito de la existencia de un neutrón? ¿Proporciona estabilidad u otra cosa? ¿Y es posible que exista un átomo sin un neutrón ya que están neutralizados por la presencia de electrones y protones?

La masa de un protón aumenta en LHC cerca de la velocidad de la luz. Dado que un protón está compuesto de 2 quarks hacia arriba y 1 hacia abajo, ¿cuál de estas masas está aumentando?

Como un protón está hecho de 3 quarks, ¿hay algún espacio vacío en un protón?

¿En qué se parecen las órbitas de los planetas a los electrones que orbitan un núcleo atómico?