A distância média entre um elétron e um próton num átomo de hidrogênio é de
. Qual o sentido da força resultante sobre o elétron em relação ao vetor
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 (
) 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
.