Номер 1, страница 323 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 54. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Вопросы - номер 1, страница 323.

Условие.

1. Почему протоны атомного ядра не разлетаются под действием кулоновских сил отталкивания?

Решение.

Решение

Протоны являются положительно заряженными частицами, и согласно закону Кулона, между ними действуют силы электростатического отталкивания. Эти силы стремятся разрушить атомное ядро. Однако ядро сохраняет свою целостность благодаря наличию другого, гораздо более мощного вида взаимодействия — сильного ядерного взаимодействия.

Сильное взаимодействие — это одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Оно обладает следующими ключевыми характеристиками, объясняющими стабильность ядер:

1. Исключительная сила. На расстояниях порядка размера ядра сильное взаимодействие примерно в 100 раз сильнее электромагнитного. Этой силы притяжения более чем достаточно, чтобы противостоять кулоновскому отталкиванию протонов.

2. Короткодействие. Сильное взаимодействие эффективно только на очень малых дистанциях, сопоставимых с размером нуклона (протона или нейтрона), то есть порядка $10^{-15}$ м. За пределами ядра его действие стремительно ослабевает до нуля.

3. Зарядовая независимость. Ядерные силы действуют одинаково между любыми нуклонами: протон-протон, нейтрон-нейтрон и протон-нейтрон. Нейтроны, не имея заряда, не участвуют в электростатическом отталкивании, но участвуют в сильном притяжении, тем самым играя роль "клея", который помогает удерживать протоны вместе.

Таким образом, стабильность атомного ядра обеспечивается балансом сил: мощное, но короткодействующее сильное притяжение между всеми нуклонами преобладает над более слабым, но дальнодействующим кулоновским отталкиванием между протонами.

Ответ: Протоны в атомном ядре не разлетаются под действием кулоновских сил отталкивания, потому что между всеми нуклонами (протонами и нейтронами) действуют значительно более мощные ядерные силы притяжения, которые удерживают ядро как единое целое.