Техника

Задача по физике, помогите...

Атом водорода состоит из протона и вращающегося вокруг него электрона. Приняв радиус орбиты электрона r = 5,3 * 10-9 см , определить скорость электрона и частоту его вращения. Массы электрон много меньше массы протона.
Для определения скорости электрона на орбите можно использовать закон Кулона и центробежную силу.

Сила притяжения между протоном и электроном равна:

F = k * (q1 * q2) / r^2,

где k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды протона и электрона соответственно, r - расстояние между ними.

Заряд протона q1 равен +e, где e - элементарный заряд. Заряд электрона q2 равен -e.

Таким образом, сила притяжения между протоном и электроном:

F = k * e^2 / r^2

Центробежная сила, действующая на электрон при вращении на орбите радиуса r, равна:

F_c = m_e * v^2 / r,

где m_e - масса электрона, v - его скорость.

При равновесии этих сил имеем:

F = F_c,

k * e^2 / r^2 = m_e * v^2 / r.

Отсюда скорость электрона:

v = sqrt(k * e^2 / (m_e * r)),

где sqrt - корень квадратный.

Постоянная Кулона k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2.

Масса электрона m_e = 9,1 * 10^-31 кг.

Подставляя значения и вычисляя, получаем:

v = sqrt(9 * 10^9 * (1.6 * 10^-19)^2 / (9.1 * 10^-31 * 5.3 * 10^-9)) ≈ 2,2 * 10^6 м/с.

Частота вращения электрона определяется как v/(2*pi*r), где pi - число пи.

Подставляя значения, получаем:

f = v/(2*pi*r) ≈ 1.4 * 10^15 Гц.
EY
Ekaterina Yugay
61 515
Лучший ответ
Скорость электрона:
v = (e^2) / (4 * π * ε₀ * r)

Частота вращения:
f = v / (2 * π * r)

Где:

e - элементарный заряд (e ≈ 1,6 * 10^-19 Кл)
ε₀ - электрическая постоянная (ε₀ ≈ 8,85 * 10^-12 Ф/м)
r - радиус орбиты электрона (r = 5,3 * 10^-9 см = 5,3 * 10^-11 м)
Подставляя значения в формулы, получим:

Скорость электрона:
v = (1,6 * 10^-19)^2 / (4 * π * 8,85 * 10^-12 * 5,3 * 10^-11)

Частота вращения:
f = v / (2 * π * 5,3 * 10^-11)