Eletricidade e calor

DISCIPLINA: ELETRICIDADE E CALOR
AULA 2
1. CARGA E MATÉRIA
Todos os objetos que existem na natureza são constituídos de átomos, sendo que os átomos de cada elemento químico se diferenciam em suas características.
Os átomos são constituídos de elementos menores, os elétrons, os prótons e os nêutrons. Essas seriam as partículas fundamentais do átomo, mas sabe-se atualmente que existem diversas outras partículas subatômicas, como: léptons; os mésons; os bárions; o fóton, os bósons W e Z e as respectivas antipartículas. Mas para nosso estudo sobre a eletricidadade é suficiente a análise sobre as caracerísticas das partículas fundmentas.
Através do estudo científico e de experimentos foi identificado que o elétron possui carga negativa, o próton possui carga positiva e o nêutron possui carga nula (zero). Os átomos são consttuídos de um núcleo denso, positivamente carregado, onde se situam os prótons e nêutrons, envolvido por uma nuvem de elétrons, coforme Figura 2.1. Figura 2.1 – Representação de um átomo
O raio do núcleo varia desde 1 x 10 -15 m para o hidrogênio até cerca de 7 x 10 -15 m para os átomos mais pesados. O diâmetro externo da nuvem de elétrons, que seria o diâmetro do próprio átomo, está compreendido no intervalo de 1 a 3 x 10 -10 m, cerca de 105 vezes maior que o diâmetro nuclear.
Sabe-se que entre partículas que possuem massa e carga elétrica (como os prótons e elétrons) aem forças gravitacionais de atração e forças elétricas de atração ou repulsão, conforme a natureza das cargas. Para exemplificar isto, resolva o exemplo a seguir.
EXEMPLO 1:
A distância r entre o próton e o elétron no átomo de hidrogênio é de cerca de 5,3 x 10 -11 m. Qual o módulo das forças (a) elétricas e (b) gravitacional entre essas duas partículas?
Obs: A força elétrica é dada pela lei de Coulomb, enquanto a força gravitacional é dada pela fórmula A Lei de Coulomb, quando incorporada à estrutura da Física Quântica descreve corretamente: (a) forças que ligam os