(Unicamp 2016) Sabe-se atualmente que os prótons e nêutrons não são partículas elementares, mas sim partículas formadas por três quarks. Uma das propriedades importantes do quark é o sabor, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange, up e down. Apenas os quarks up e down estão presentes nos prótons e nos nêutrons. Os quarks possuem carga elétrica fracionária. Por exemplo, o quark up tem carga elétrica igual a q_up = +2/3e o quark down q_down = -1/3e, onde e é o módulo da carga elementar do elétron.

Quais são os três quarks que formam os prótons e os nêutrons, e qual o módulo da força de atração eletrostática entre um quark up e um quark down separados por uma distância d = 0,2.10^-15m repectivamente. Caso necessário, use k = 9.10⁹ Nm²/C² e e = 1,6.10^-19 C.






1 próton possui carga elementar igual à 1e.

Somando 2 quarks up com 1 down tem-se a carga elementar do próton.

\( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ 2{\Large{ {2e} \over {3} } }\;-{\Large{ {1e} \over {3} } } = 1e }\)





O nêutron possui carga 0 .

Somando 1 quark up com 2 down tem-se a carga elementar do nêutron, carga nula.
\( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ {\Large{ {2e} \over {3} } }\; +2{\Large{ {-1e} \over {3} } } = 0 } \)





b) A força entre duas cargas é dada por \(\bbox[5px, border: 2px solid blue]{ f = k \Large{ {|q_{1}|.|q_{2}|} \over {d^2} } }\).


q₁ pode ser a carga de um quark up e q₂ a carga de um down, portanto \( |q_1| = \Large{ {2e} \over {3} } \)  e  \( |q_2| = \Large{ {1e} \over {3} } \), assim sendo




Gabarito letra d.


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