Hæfnisverkefni
18.5 Þéttar og rafsvörunarefni
Berið saman þyngdarlögmál Newtons og lögmál Coulombs. Markmiðið er að lýsa því hvernig bæði lögmálin ráðast af fjarlægð og hvers vegna rafkraftar og þyngdarkraftar koma ólíkt fram í stórsæjum heimi.
Þyngdarlögmál Newtons: ₁m₂/r².
Hér er G = 6,67 10−11 m3/(kg·s2), og lögmálið lýsir þyngdarkrafti milli tveggja punktmassa m1 og m2.
Lögmál Coulombs: F = kq₁q2/r2.
Hér er k = 8,99 109 N·m2/C2, og lögmálið lýsir rafkrafti milli tveggja punkthleðslna q1 og q2.
Verkefni
- Lýsið hvernig krafturinn í hvoru lögmáli er háður fjarlægðinni r milli hlutanna. Hvernig breytist krafturinn ef fjarlægðin er helminguð? Hvernig breytist hann ef fjarlægðin er tvöfölduð?
- Lýsið líkindum og mun á lögmálunum tveimur. Hugleiðið formerki stærðanna sem valda víxlverkuninni, það er massa og hleðslu, fastana G og k og háð kraftanna af fjarlægðinni r.
- Rafkrafturinn er miklu sterkari en þyngdarkrafturinn. Ræðið hvers vegna lögmálið um þyngdarkraft fannst miklu fyrr en lögmálið um rafkraft.
- Skoðið vetnisatóm, þar sem ein rafeind gengur um eina róteind. Rafkrafturinn heldur rafeindinni og róteindinni saman þannig að radíus vetnisatómsins er um það bil 0,5 10−10 m. Ef krafturinn milli rafeindar og róteindar breyttist ekki, hver væri áætlaður radíus vetnisatómsins ef k = 6,67 10−11 N·m2/C2?