latex/problems/Serway_and_Jewett_4/problem19.04.tex

   1 \begin{problem*}{19.4}
   2 Two protons in an atomic nucleus are typically seperated by a distance
   3 of $r = 2.00\E{-15}\U{m}$.  The electric repulsion force $F$ between
   4 the protons is huge, but the attractive nuclear force is even stronger
   5 and keeps the nucleus from bursting apart.  What is the magnitude of
   6 $F$?
   7 \end{problem*} % problem 19.4
   8
   9 \empaddtoprelude{
  10   pair A, B;
  11   A := origin;
  12   B := (3cm, 0);
  13   def drawB =
  14     draw_pcharge(A, 6pt);
  15     draw_pcharge(B, 6pt);
  16     label.bot("r", draw_length(A, B, 10pt));
  17   enddef;
  18 }
  19
  20 \begin{nosolution}
  21 \begin{center}
  22 \begin{empfile}[2ns]
  23 \begin{emp}(0cm, 0cm)
  24   drawB;
  25 \end{emp}
  26 \end{empfile}
  27 \end{center}
  28 \end{nosolution}
  29
  30 \begin{solution}
  31 \begin{center}
  32 \begin{empfile}[2]
  33 \begin{emp}(0cm, 0cm)
  34   label.top("F", draw_force(A, B, 20pt));
  35   drawB;
  36 \end{emp}
  37 \end{empfile}
  38 \end{center}
  39
  40 \begin{equation}
  41  F = k_e \frac{q^2}{r^2}
  42    = 8.99\E{9}\U{N$\cdot$m$^2$/C$^2$} \left(\frac{1.60\E{-19}\U{C}}{2.00\E{-15}\U{m}}\right)^2
  43    = \ans{57.7\U{N}}
  44 \end{equation}
  45 \end{solution}