Физика - Минимальное расстояние между альфа-частицей и ядром атома бериллия
Какое будет минимальное расстояние, на котором альфа-частица приблизится к неподвижному ядру атома бериллия, если
Какое будет минимальное расстояние, на котором альфа-частица приблизится к неподвижному ядру атома бериллия, если ее начальная скорость равна 105 скоростям света? При этом можно не учитывать влияние электронной оболочки атома бериллия, а массу протона считать равной массе нейтрона. (Порядковый номер атома бериллия в таблице Менделеева равен 4, е = 1,6 * 10-19 Кл, mр = 1,67 * 10-27 кг)
19.12.2023 20:47
Написать свой ответ:
Пояснение: Чтобы определить минимальное расстояние между альфа-частицей и ядром атома бериллия, мы можем использовать уравнение для кулоновского взаимодействия между зарядами.
Сначала нужно вычислить заряд альфа-частицы. Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд протона равен +е, где е = 1,6 * 10^(-19) Кл. Таким образом, заряд альфа-частицы будет равен +2е.
Масса протона равна массе нейтрона и составляет 1,67 * 10^(-27) кг.
Затем, мы можем использовать уравнение для кулоновского взаимодействия:
F = (k * q1 * q2) / r^2,
где F - сила между альфа-частицей и ядром,
k - постоянная кулона (k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2),
q1 и q2 - заряды альфа-частицы и ядра, соответственно,
r - расстояние между альфа-частицей и ядром.
Минимальное расстояние будет тогда, когда сила F между ними достигнет максимального значения.
Для нахождения минимального расстояния r мы должны приравнять к нулю силу между ними, получив уравнение:
(9 * 10^9 * (2 * е) * (+4 * е)) / r^2 = 0.
Теперь мы можем решить это уравнение, выражая r:
r^2 = (9 * 10^9 * 2 * е * 4 * е) / 0,
r^2 = 72 * е^2.
Для получения конечного ответа мы берем квадратный корень из обоих сторон уравнения:
r = √(72 * е^2) = √(72) * е = 6 * √(2) * е.
Известно, что е = 1,6 * 10^(-19) Кл, поэтому можно вычислить значение r, подставив в уравнение:
r = 6 * √(2) * (1,6 * 10^(-19)) = 6,4 * √(2) * 10^(-19) м.
Таким образом, минимальное расстояние между альфа-частицей и ядром атома бериллия составляет 6,4 * √(2) * 10^(-19) м.
Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется ознакомиться с понятием кулоновского взаимодействия и его уравнением, а также с единицами измерения заряда и массы.
Задание для закрепления: Определите минимальное расстояние между альфа-частицей и ядром атома свинца, если ее начальная скорость составляет 0,8 скорости света. (Порядковый номер атома свинца в таблице Менделеева равен 82). Округлите ответ до ближайшего значения и представьте его в метрах.