Một phân tử DNA bao gồm hai nhánh xoắn kép được liên kết với nhau có chiều dài 0,459.10^-6 m

Giải Vật lí 11 Bài 11: Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện  

Bài 2 trang 72 Vật Lí 11: Một phân tử DNA bao gồm hai nhánh xoắn kép được liên kết với nhau có chiều dài 0,459.10^-6 m. Phần đuôi của phân tử có thể bị ion hoá mang điện tích âm q₁ = -1,6.10^-19 C, đầu còn lại mang điện tích dương q₂ = 1,6.10^-19 C. Phân tử xoắn ốc này hoạt động như một lò xo và bị nén 1% sau khi bị tích điện. Xác định “độ cứng k" của phân tử. Biết phân tử DNA trong nhân tế bào và môi trường xung quanh là nước; hằng số điện môi của nước là 81.

Lời giải:

Lực tương tác tĩnh điện của phân tử DNA:

Phân tử bị nén 1% sau khi bị tích điện tương đương như độ biến dạng của lò xo:

$\Delta l=0,{459.10}^{-6}.1\%=4,{59.10}^{-9}m$

Lực tương tác tĩnh điện có độ lớn bằng với lực đàn hồi, nên:

Độ cứng của phân tử là: $k=\frac{F}{\Delta l}=\frac{1,{35.10}^{-17}}{4,{59.10}^{-9}}=2,{9.10}^{-9}N/m$