A falta de todas las demás fuerzas, ¿cuán poderosa es la fuerza repulsiva de dos protones cuando se encuentran demasiado cerca?

Answer 1

Si eliminas todas las demás fuerzas que podrían afectar las cargas puntuales, siempre se repelen entre sí a la distancia que se encuentre.

Según los estados de la teoría, la fuerza entre dos cargas puntuales se puede calcular como

F = k * q (1) * q (2)
D ^ 2

Pero los protones no son cargas puntuales. Tienen cierto radio, que sea ‘r’.
Así que lo más cerca que pueden estar es en 2r.
Como tenemos todos los protones con nosotros, tienen todas las cargas iguales, que sea ‘q’.

Según el concepto de geometría, la mejor manera de colocar un gran número de esferas en una esfera grande siempre será simétrica a cualquier plano que pase por el centro de la esfera y la corte en dos mitades iguales.
Nota: asunción de forma y mejor embalaje.
Entonces, la fuerza resultante en el tiempo = 0, en el protón central será cero, mientras que el vector de fuerza resultante en todos los demás protones será distinto de cero, dándoles un empujón hacia afuera

En el tiempo t = 0 +, comienzan a alejarse.
Debido a la simetría, el protón central permanece en el mismo lugar y el resto comienza a moverse con la aceleración resultante = magnitud de fuerza / masa de protones = | F | / m en la dirección de la fuerza.
Siguen moviéndose en simetría, separándose interminablemente.
Sólo el protón central permanece ca y estable.
Nota: si dividimos el paquete en capas esféricas concéntricas, en cada capa la magnitud de la fuerza será igual para todos los protones en esa capa debido a la simetría.
PD: para mucho más perspicaz leer comentarios!

Answer 2

Por la ley de Coulomb, tenemos

Ahora, K = [math] 9 * 10 ^ 9 [/ math] Newton
[math] q_1 = q_2 = 1.602 * 10 ^ {- 19} Coulomb [/ math]
r = 1 metro
Entonces, para 2 protones F = [math] 23.007636 * 10 ^ {- 29} Newton [/ math]
Ahora, la masa de un protón = [math] 1.6725 * 10 ^ {- 27} kg [/ math]
Entonces, en 10 kg, número de protones = [math] 5.98 * 10 ^ {27} [/ math] (aprox.)
Ahora, considerando solo la repulsión protón-par de protones,
F para cada par = [math] 0.688 Newton [/ math]
Como, para cada uno de estos protones, puede haber [math] 5.98 * 10 ^ {27} – 1 [/ math] tales pares que son básicamente [math] 5.98 * 10 ^ {27} [/ math] y como hay [ math] 5.98 * 10 ^ {27} [/ math] protones para los cuales esto es cierto,
fuerza total = [math] 24.6 * 10 ^ {54} Newton [/ math].

Por favor corrígeme si me he equivocado en alguna parte.
NB: he asumido que cada protón está a una distancia de 1 m de cada otro protón. Aunque esto no es realmente posible, no sé cómo calcular sin esta suposición. Por favor, dime si lo haces. 🙂

Answer 3

¿Quieres decir que tenemos una esfera de gas hidrógeno? Entonces tendríamos un montón de hidrógeno. Si lo comprimiera lo suficiente o bajara la temperatura lo suficiente, tendríamos hidrógeno líquido. Si lo comprimiéramos mucho más y eleváramos la temperatura lo suficiente, los átomos de hidrógeno comenzarían a fundirse en helio, como en el sol.

Quizás se esté preguntando: “Pero el hidrógeno es un protón y un electrón”. Nuestros protones quitarían electrones del contenedor hasta que tuviéramos el equilibrio.