Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Дайте пожалуйста наводку на решение этой задачи

Анастасия Зинченко Знаток (357), закрыт 12 лет назад
согласно классической модели атома водорода электрон вращается вокруг протона на расстоянии r=5,3 * 10^-11 м. Определите кинетическую энергию электрона, его потенциальную и полную энергию. Какой смысл имеет отрицательное значение потенциальной и полной энергии? На бесконечно большом расстоянии между электроном и протоном потенциальная энергия принимается равной нулю.
Дополнен 12 лет назад
наводка, тоесть план решения этой задачи! формулы, которыми можно её решить!
Лучший ответ
Владимир Смольский Мудрец (10233) 12 лет назад
Про смысл знаков в конце, а сейчас формулы

Центробежная сила
mV^2/R
Притяжение зарядов
e^2/R^2

равны друг другу -
mV^2/R = e^2/R^2 [1]

Кин энергия
1/2 mV^2
Потенциальная энергия електрона в поле протона на расстоянии R
- e^2/R

Из [1] следует

mV^2 = e^2/R

Значит
Епот = - e^2/R = - mV^2 = - 2 Екин

Потенциальную находим сразу - заряд электрона знаем, расстояние дано
Она отризательна.

Кинетическая - положительна и равна половине потенциальной
Екин = - Епот/2

Полная = Екин + Епот = - Епот/2 + Епот = Епот/2
(минус е-квадрат на два эр)
Тоже половина потенциальной, но знак (-), как и у Епот

2) Разберемся со знаками. Извиняюсь, если слишком подробно.

Физическим смыслом обладает не конкретное значение энергии, а разность величины энергии в начальном и конечном состоянии.
Например груз массой М в поле тяжести.
ВАРИАНТ 1. Отсчет энергии начинаем с уровня земли. На земле Епот=0,
На высоте Н Епот= MgH. Работа по перемещению груза от земли на высоту -
А=MgH - 0 = MgH
ВАРИАНТ 2. Имеем полное право отсчет вести от высоты Н и принять величину энергии на ней равным 0.
Тогда Епот на земле будет
Епот = - MgH отрицательна, но главное меньше, чем на высоте
Работа при подъеме
А = 0 - (- MgH ) = MgH
правильного знака и величины.

Теперь о задаче. Определение потенциала эл. поля в некоторой точке - это как раз потенциальная энергия единичного ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда в данной точке. Для неединичного заряда - энергия = потенциал умнож. на заряд.

Потенциалом данной точки называется работа сторонних сил по перемещению ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда из точки, потенциал которой принят равным 0 (берем всегда бесконечность) , в данную точку.

Чтобы это "отложилось" навсегда надо поставить себя на место внешней силы. Итак есть положительный заряд (протон) . Надо найти потенциал в точке рядом с ним. Берем в руки пробный положительный - они отталкиваются. Двигаемся из бесконечности к заряду, движение вперед, усилия вперед, значит наша работа положительна, значит пот. эн. растет и больше нуля.

А теперь берем электрон, он притягивается к протону, значит его надо не толкать, а придерживать. Двигаем из бесконечности к протону - движение вперед, усилие назад, значит работа отрицательна, значит энергия уменьшается. На бесконечности энергия принята за 0 - значит становиться отрицательной.

Чтобы окончательно представить ситуацию посмотрим на кинетическую энергию еще раз
mV^2/R = e^2/R^2 [1]
mV^2 = e^2/R
при удалении от протона на бесконечность Екин падает до ноля, как 1/R -
т. е. на бесконечности она как и потенциальная ноль.
Значит полная на бесконечности ноль. Двигаем к протону - кинетическая растет и дает плюс, потенциальная уменьшается и дает минус. Уменьшение потенциальной больше увеличения кинетической в два раза, поэтому полная - уменьшается, отрицательна и половина потенциальной.
Остальные ответы
Александра Долгих Знаток (370) 12 лет назад
Дать на водку или решение? Это же физика там всё по формулам учебный год заканчивается в учебнике всё есть.
Зеркало Оракул (76533) 12 лет назад
Для того, чтобы определить кинетическую энергию, надо знать скорость. Скорость, согласно классической модели должна быть такой, чтобы возникшая центробежная сила уравновешивала силу электромагнитного притяжения между электроном и ядром атома. Потенциальная энергия, соответственно вычисляется как потенциал поля, умноженный на заряд электрона. Отрицательное значение полной энергии означает, что электрон находится в "энергетической ловушке", для того, чтобы выбраться из которой, ему необходимо приобрести дополнительную энергию, по модулю равную значению его полной энергии.
Похожие вопросы