(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questo 11)O fato de os

(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questão 11)

O fato de os núcleos atômicos serem formados por prótons e nêutrons suscita a questão da coesão nuclear, uma vez que os prótons, que têm carga positiva 1\(q = 1,6 \times 10^{-19}C\), se repelem através da força eletrostática. Em 1935, H. Yukawa propôs uma teoria para a força nuclear forte, que age a curtas distâncias e mantém os núcleos coesos.

a) Considere que o módulo da força nuclear forte entre dois prótons \(F_N\) é igual a vinte vezes o módulo da força eletrostática entre eles \(F_E\) , ou seja, \(F_N = 20F_E\). O módulo da força eletrostática entre dois prótons separados por uma distância d é dado por \(F_E = K\frac {q^2}{d^2}\), onde \(K = 9,0 \times 10^9 Nm^2/C^2\). Obtenha o módulo da força nuclear forte \(F_N\) entre os dois prótons, quando separados por uma distância \(d = 1,6 \times 10^{-15}m\), que é uma distância típica entre prótons no núcleo.

b) As forças nucleares são muito maiores que as forças que aceleram as partículas em grandes aceleradores como o LHC. Num primeiro estágio de acelerador, partículas carregadas deslocam-se sob a ação de um campo elétrico aplicado na direção do movimento. Sabendo que um campo elétrico de módulo \(E = 1,6 \times 10^6 N/C\) age sobre um próton num acelerador, calcule a força eletrostática que atua no próton.