Enunciado

a) Considere um elétron em algum ponto dentro de um átomo de diâmetro 1 ⋅ 10 - 10   m . Qual é a incerteza no momento do elétron?

b) Imagine que um elétron esteja em algum ponto no interior de um núcleo de 10 - 12   c m . Qual é a incerteza no momento do elétron?

c) Considere agora um nêutron, ou um próton, como estando dentro desse núcleo. Qual é a incerteza no momento do nêutron, ou do próton?

Passo 1

Fala galerinha, beleza?

Para resolver esse problema vamos utilizar o princípio da incerteza:

Δ x   Δ p ≈ ℏ 2 = h 4 π

Basicamente, ele estabelece que o produto das incertezas da posição e do momento deve ser da ordem de ℏ / 2 .

Em todos os itens, vamos considerar a situação de uma partícula confinada em uma região pequena. Com isso, podemos usar o tamanho L dessa região como estimativa para a incerteza da posição:

Δ x ≈ L → Δ p ≈ h 4 π L

Na situação do item (a), temos L = 10 - 10   m , enquanto nos itens (b) e (c), temos L = 10 - 14   m . Vale destacar que nas situações dos itens (b) e (c) não importa qual é a partícula: a incerteza da posição depende da região em que eles estão!

Passo 2

No item (a), temos

Δ p a = 6,67 ⋅ 10 - 34 4 π ⋅ 10 - 10 = 5,3 ⋅ 10 - 25   k g   m / s

Já nos itens (b) e (c):

Δ p b = Δ p c = 6,67 ⋅ 10 - 34 4 π ⋅ 10 - 1 4 = 5,3 ⋅ 10 - 2 1   k g   m / s

Resposta

Δ p a = 5,3 ⋅ 10 - 25   k g   m / s

Δ p b = Δ p c = 5,3 ⋅ 10 - 21   k g   m / s

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