Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.Problemas Adicionais - Ex. 93
Para capturar um nêutron livre, um núcleo deve fazê-lo parar em uma distância menor que o diâmetro do núcleo por meio da interação forte, a força responsável pela estabilidade dos núcleos atômicos, que é praticamente nula fora do núcleo. Supondo que, para ser capturado por um núcleo com um diâmetro , um nêutron livre deve ter uma velocidade inicial menor ou igual a e que a força a que está sujeito o nêutron no interior do núcleo é aproximadamente constante, determine o módulo da interação forte. A massa do nêutron é .
Passo 1
Show de bolinhas pessoal, quando o enunciado diz que o núcleo captura um nêutron com velocidade ele afirma que núcleo consegue desacelerar o nêutron até o repouso, dentro de um trajeto igual ao seu diâmetro. Ou seja, a interação que o enunciado se refere é a queridíssima da física quântica, força forte, então calcular o módulo dessa interação, é calcular o módulo dessa força!!
Belezoca, vimos também estamos tratando de uma desaceleração, que na verdade não passa de uma aceleração no sentido contrário da velocidade, então nesse caso, podemos aplicar a equação de Torricelli, de maneira que:
Em que é a velocidade final do nêutron , é a velocidade inicial do nêutron, equanto é o diâmetro do núcleo, sendo assim, isolando , obtemos:
Tal que:
Passo 2
Agora que sabemos a aceleração, a gente consegue chegar no falor da força que esse nêutron sofre a partir da multiplicação da massa pela aceleração. Logo:
