Enunciado
Física - Randall D. Knight - Eletricidade e Magnetismo- Ed: 2º - Capítulo 29.Exercícios e Problemas - Ex. 54
Um próton é lançado, de longe, em direção ao núcleo de um átomo de ferro. O ferro é o elemento de número atômico 26 e o diâmetro de seu núcleo é de 9,0 fm. Qual deve ser a velocidade inicial do próton para que ele apenas consiga alcançar a superfície do núcleo? Considere que o núcleo permanece em repouso durante a aproximação do próton.
Passo 1
Fala galera, tudo tranquilo? Estamos lidando com um problema de colisão. Mas como ele não comenta nada sobre perda de energia ou coisa do tipo, podemos aplicar a conservação de energia para este sistema!
A imagem ilustra nosso problema de conservação de energia. Agora os dados que iremos precisar:
Uma pequena observação no problema. Ele fala sobre o próton apenas conseguir ALCANÇAR a superfície. Então para esse caso, devemos considerar que a distância até a superfície deve ser o raio do átomo de Fe que é
.
Passo 2
Agora que já temos a faca e o queijo. Vamos lá! Para a conservação de energia, temos que nossa partícula parte com velocidade inicial adquire energia cinética antes, mas não possui energia potencial. Na colisão, nossa partícula perde energia cinética enquanto que a energia potencial é dada pela relação entre as duas cargas e a distância até a superfície. Assim: