¿Por qué puedes hacer que dos barras de carga positiva repelentes se toquen? ¿No debería la fuerza de Coulomb volverse infinita?

Question

Para un laboratorio de física en el efecto Triboeléctrico, se frotó dos barras con pelos que le dio a ambos una carga positiva.

Luego nos trajo juntos, y que, obviamente, se repelen. Hicimos una varilla hacia abajo firmemente y tocó las varillas juntos. Hemos sido capaces de hacerlo.

Por qué?

Ley de Coulomb dice que a medida que la distancia entre dos cargas iguales se convierte en cero, la fuerza se convierte en infinito. El uso de la superposición de todos los cargos en la barra, no la infinita fuerza nos impide tocar las barras juntos?

Answer 1

Si las barras estaban muy separadas, a continuación, la carga positiva sería igualmente distribuidos a lo largo de cada barra. Si usted empuja las varillas juntos, a continuación, el nuevo punto de equilibrio implica menos gastos agrupados alrededor de la cerca de puntos y más de ellos en los extremos; la energía que se ejerce es la energía que se necesita para mover estos cargos a su alrededor. Incluso si no considerar la naturaleza atómica de "contacto" y fingió tuvimos un continuo de material, usted acaba de encontrar que el punto de contacto había cero carga positiva, con la carga positiva en lugar de ser distribuidos más hacia los extremos.

Presumiblemente, si los cargos fueron, literalmente, totalmente inmóvil, y que estos fueron literalmente continuo y suave de materiales, a continuación, usted no podía hacer que se toquen las razones por las que declaró. Pero en la realidad:

1. los cargos todos tienen la capacidad para mover (incluso si es sólo en distancias atómicas)
2. Que en realidad no vienen dentro de un cero de distancia el uno del otro
3. La superficie está llena de baches en un nivel microscópico, por lo que hay probablemente muy pocos puntos de contacto
4. Es poco probable que la realidad sea el contacto de dos átomos cargados juntos por lo anterior y dado el gran número de átomos en el material
5. Incluso si se las arregló para, precisamente, la línea de hasta 4, lo único que tendría que hacer es superar la fuerza que se necesitaría para el atomic red para reorganizar y mover las cargas positivas de la forma.

También la fuerza de dos electrones de un nanómetro, aparte es dado por $\frac{ke^2}{(10^{-9})^2}=2.309\cdot 10^{-10} N$. Así que incluso si usted se las arregló para eludir todos los de la anterior, probablemente sólo tiene un par de puntos de contacto en la mayoría de cada uno contribuyendo con una fracción de un nanonewton. Debido a las muy pequeñas, la carga del electrón se necesitaría mucho más que eso para generar una fuerza importante.

Answer 2

La razón es que la ley de Coulomb es sólo válida para cargas puntuales, es decir, por los cargos, los tamaños de las cuales son mucho menores que la distancia entre ellos. Por simetría en particular razones parece ser aplicables también a los esféricamente simétrica de bolas de carga - pero tenga en cuenta que la distancia que debe tomar no está entre las superficies - entre los centros de las bolas. Por lo tanto, incluso si usted hace las bolas de contacto, la distancia entre sus centros todavía será dos veces el radio, por lo que la de Coulomb la fuerza será finito.

Sus objetos no son ni siquiera las bolas. El real de la fuerza de Coulomb es un poco más complicado de calcular, y en pequeñas distancias de crecer no que rápido como para esférica cargos como usted los coloca más cerca. Aunque esto hace que sea un poco más fácil para usted para hacer las barras de contacto, su tamaño finito en todas las direcciones es la principal razón de ser de la fuerza para seguir siendo finito, igual que en el caso de las bolas.