245. Oddziaływania grawitacyjne i elektromagnetyczne - porównanie dla atomu wodoru

Oddziaływania grawitacyjne i elektromagnetyczne

Oddziaływania elektryczne i grawitacyjne.
Siła elektryczna i siła grawitacji należą do sił podstawowych.

Obie siły opisane są podobnymi prawami.
Siła grawitacji opisana jest przez prawo powszechnej grawitacji Newtona.

Siły elektryczne opisuje prawo Coulomba dla ładunków spoczywających czyli w elektrostatyce.

Dlaczego w zagadnieniach dotyczących budowy atomu pomijamy oddziaływania grawitacyjne?

Ile razy siła oddziaływania elektrostatycznego jest większa od siły oddziaływania grawitacyjnego w atomie wodoru?

Założenia, które przyjmujemy do porównania sił:

• elektron i proton mają rozmiary punktowe (pomijamy je), traktujemy je jako punkty materialne;
  
  
• elektron i proton oddziałują ze sobą siłami grawitacji i elektrostatycznymi - pomijamy ruch tych ciał i efekty stąd wynikające;
  
  
• prawa powszechnej grawitacji i prawo elektrostatyczne Coulomba obowiązują w makroświecie i mikroświecie.
  

Dane (znane) wielkości i stałe fizyczne

• stała powszechnej grawitacji G;
  
  
• przenikalność dielektryczna próżni epsilon₀ ;
  
  
• ładunek elementarny (wartość ładunku elektronu i wartość ładunku protonu) e;
  
  
• masa elektronu m_e;
  
  
• masa protonu m_p;
  

Masę elektronu, masę protonu traktujemy jako stałe fizyczne, podobnie jak stałą grawitacji, stałą dielektryczną próżni, ładunek elementarny, itp.



Nie jest potrzebna odległość między protonem i elektronem - skróci się ona, bo w obu prawach promień występuje w kwadracie w mianowniku.

Obie siły są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości między oddziałującymi ciałami.

Prawa powszechnej grawitacji i prawo Coulomba

Wystarczy teraz podzielić wyrażenie na siłę elektrostatyczną (siłę Coulomba) przez silę grawitacji by otrzymać wynik

Porównanie sił - elektrostatycznej i grawitacyjnej

Wystarczy podstawić wartości i obliczyć wynik

Wartości tych sił różnią się tak ogromnie, że nie ma potrzeby uwzględniania siły grawitacji w atomie.

245.5-2008.03.28

---

kontakt