Физика лицевой маски N95

Это 2022 год, и к настоящему времени мы все носим маски уже почти два года. И если вы не хирург или строитель, который уже носил их каждый день, за эти два года вы, вероятно, многое о них узнали — какие вам больше нравятся, где их взять и есть ли у вас какие-то дополнения. кармане пальто или где-нибудь в машине.

Но знаете ли вы, что делает ценную маску N95 такой особенной? Давайте разберемся.

Волокна в обычных тканевых или бумажных масках для лица отфильтровывают частицы, физически блокируя их, но волокна в маске N95 также используют отличный физический трюк. Эти волокна электрически заряжены.

Электрический заряд является одним из фундаментальных свойств всех частиц. Почти все вокруг вас состоит из трех частиц: протона, электрона и нейтрона. (Пока давайте проигнорируем мюоны и нейтрино — обе фундаментальные частицы, которые действительно существуют, — а также другие теоретически возможные частицы.)

Так же, как каждая частица имеет массу, она также имеет заряд. Протон имеет положительный электрический заряд величиной 1,6 х 10^-19 кулон, единица измерения электрического заряда. Электрон имеет прямо противоположный заряд. Это оставляет нейтрон с нулевым зарядом (таким образом, «нейтральная» часть слова «нейтрон»).

Электрический заряд является ключевой частью электростатического взаимодействия, силы между электрическими зарядами. Величина этой силы зависит от величины двух зарядов и расстояния между ними. Мы можем вычислить эту силу по закону Кулона. Это выглядит так:

В этом выражении к является константой со значением 9 x 10⁹ Н×м²/С². Обвинения д₁ и д₂ а расстояние между ними равно р. Это даст силу в ньютонах. Если два заряда имеют одинаковый знак (либо оба положительные, либо оба отрицательные), то это будет сила отталкивания. Если два заряда разных знаков, то сила притяжения.