Какова скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном, движущимся со скоростью 2 • 10^4 м/с?

Содержание: Скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном

Объяснение:
Чтобы определить скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном, мы можем использовать закон сохранения импульса. Согласно этому закону, взаимодействующие частицы передают друг другу равные и противоположные импульсы.

Данная задача предполагает, что протон и ядро атома обладают нулевым импульсом до столкновения.

Пусть масса ядра атома гелия равна m_1, а масса протона — m_2. Также пусть скорость ядра атома гелия после столкновения будет v_1, а скорость протона после столкновения — v_2.

Закон сохранения импульса может быть записан следующим образом:

m_1 * v_1 + m_2 * v_2 = m_1 * u_1 + m_2 * u_2,

где u_1 и u_2 — скорости ядра атома гелия и протона перед их столкновением, соответственно.

Мы знаем, что у протона до столкновения скорость u_2 = 2 • 10^4 м/с, а у ядра атома гелия до столкновения скорость u_1 = 0.

Учитывая это, закон сохранения импульса может быть представлен следующим образом:

m_1 * v_1 + m_2 * v_2 = 0 + m_2 * 2 • 10^4.

Для упрощения решения, предположим, что масса протона m_2 равна 1 атомной единице массы (1 amu), а масса ядра атома гелия m_1 равна 4 amu (так как ядро гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов).

Используя эти значения, получим:

4 * v_1 + 1 * v_2 = 2 • 10^4.

Таким образом, скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном будет зависеть от скорости протона после столкновения.

Дополнительный материал:
Дано:
Масса ядра атома гелия (m_1) = 4 amu,
Масса протона (m_2) = 1 amu,
Скорость протона перед столкновением (u_2) = 2 • 10^4 м/с.

Требуется найти: Скорость ядра атома гелия после столкновения (v_1).

Решение:
Используем закон сохранения импульса:
4 * v_1 + 1 * 2 • 10^4 = 0 + 1 * 2 • 10^4.

Упрощаем выражение:
4 * v_1 + 2 • 10^4 = 2 • 10^4.

Вычитаем 2 • 10^4 с обеих сторон уравнения:
4 * v_1 = 0.

Делим обе части уравнения на 4:
v_1 = 0.

Таким образом, скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном равна 0 м/с.

Совет: При выполнении данной задачи обратите внимание на использование закона сохранения импульса и правильное подстановка значений масс в формулу. Также не забудьте упростить уравнение и решить его для получения значения скорости ядра атома гелия.

Дополнительное задание:
Если масса ядра атома гелия равна 3 amu, а масса протона равна 1 amu, а скорость протона перед столкновением составляет 3 • 10^4 м/с, какова будет скорость ядра атома гелия после столкновения?