Мы обсуждали, что гравитационное взаимодействие слабее электромагнитного при сравнении фундаментальных сил. Однако

Звездопад

34

Конечно, давайте разберем этот вопрос поэтапно.

Мы знаем, что фундаментальные силы в природе включают в себя гравитационную силу и электромагнитную силу. Гравитационная сила является притягивающей силой между любыми двумя объектами с массой, в то время как электромагнитная сила включает в себя притяжение и отталкивание заряженных частиц.

Теперь давайте ответим на ваш вопрос. В предыдущем вопросе говорилось о том, что гравитационная сила больше электрической. Однако, при сравнении этих двух сил, мы должны учитывать масштабы объектов, на которые они действуют.

Давайте рассмотрим пример с Солнцем, электроном и атомом водорода. Солнце имеет огромную массу, а значит на огромное количество электронов и атомов водорода оно оказывает существенную гравитационную силу. Однако, эта сила разделена между всеми электронами и атомами водорода, которые находятся на земном шаре и воздействуют друг на друга.

Теперь давайте рассчитаем это количественно. Масса Солнца равна примерно $1.99\times {10}^{30}$ кг, а радиус Земли составляет около $6.37\times {10}^6$ м. Заряд электрона составляет $1.6\times {10}^{-19}$ Кл, а расстояние между электроном и ядром в атоме водорода составляет около $5.3\times {10}^{-11}$ м.

Теперь, используя закон всемирного тяготения, мы можем рассчитать гравитационную силу, которую Солнце оказывает на один электрон, находящийся на земном шаре:
$$F_{\text{грав}}=\frac{G\cdot M_{\text{Солнца}}\cdot m_{\text{электрон}}}{r_{\text{земли}}^2}$$
Где $G$ - гравитационная постоянная, $M_{\text{Солнца}}$ - масса Солнца, $m_{\text{электрон}}$ - масса электрона, а $r_{\text{земли}}$ - радиус Земли.

Теперь, подставив значения и произведя расчеты, мы получим:
$$F_{\text{грав}}=\frac{6.67\times {10}^{-11}\cdot 1.99\times {10}^{30}\cdot 9.11\times {10}^{-31}}{(6.37\times {10}^6{)}^2}$$

Полученная гравитационная сила равна около $3.51\times {10}^{-79}$ Н.

Теперь давайте рассмотрим сравнение этой гравитационной силы с электрической силой в атоме водорода. В атоме водорода электрон находится на определенном расстоянии от ядра, и между ними возникает электрическая сила. Эта сила является притягивающей и зависит от расстояния между электроном и ядром, а также от зарядов этих частиц.

Именно эта электрическая сила позволяет электрону оставаться вокруг ядра атома. Ее величина определяется законом Кулона:
$$F_{\text{эл}}=\frac{k\cdot |Z\cdot e\cdot e|}{r^2}$$
Где $k$ - электрическая постоянная, $Z$ - число протонов в ядре, $e$ - элементарный заряд, $r$ - расстояние между электроном и ядром.

Если мы посмотрим на атом водорода, то $Z$ равно 1, а $r$ около $5.3\times {10}^{-11}$ м.

Теперь можем рассчитать эту электрическую силу:
$$F_{\text{эл}}=\frac{8.99\times {10}^9\cdot |1\cdot 1.6\times {10}^{-19}\cdot 1.6\times {10}^{-19}|}{(5.3\times {10}^{-11}{)}^2}$$

Полученная электрическая сила равна примерно $8.23\times {10}^{-8}$ Н.

Итак, мы видим, что электрическая сила в атоме водорода гораздо больше гравитационной силы, которую Солнце оказывает на один электрон, находящийся на земном шаре. Это объясняется тем, что заряды в атоме водорода и расстояние между электроном и ядром значительно меньше, чем в случае с Солнцем и Землей.

Надеюсь, это подробное объяснение помогло вам понять, почему гравитационная сила слабее электромагнитной силы, но при сравнении объектов разных масштабов, гравитационная сила может быть больше. Если у вас остались какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать!