A distância média entre um elétron e um próton num átomo de hidrogênio é de 5,3 times 10^-11 m. Qual o sentido da força resultante sobre o elétron em relação ao vetor r que separa as partículas?

Passo 1

Então, o que a gente tem aqui é um átomo de hidrogênio onde a distância média entre o elétron e o próton é de metros. Nosso objetivo é descobrir em que direção a força resultante age sobre o elétron em relação ao vetor que separa essas duas partículas. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de força eletrostática e a Lei de Coulomb.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o próton tem carga positiva ( F = ke q1 q2|r|^2 r ) e o elétron tem carga negativa ( ). Essas cargas opostas significam que elas se atraem. A força entre elas é governada pela Lei de Coulomb, que nos diz que a força elétrica ( ) entre duas cargas é dada por:
onde é a constante eletrostática, e são as cargas, é a distância entre elas, e é o vetor unitário na direção de .

Passo 3

Como temos uma carga positiva (próton) e uma carga negativa (elétron), o produto será negativo. Isso indica que a força é de atração. Ou seja, o próton está puxando o elétron em direção a si.

Passo 4

O vetor aponta do próton para o elétron. Mas como a força é de atração, a força que atua sobre o elétron está na direção oposta a . Então, se vai do próton para o elétron, a força está indo do elétron de volta para o próton, ou seja, na direção de .

Resposta

A força resultante sobre o elétron está na direção oposta ao vetor que separa o elétron do próton, ou seja, na direção de .

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