Какова скорость движения ядра гелия после столкновения с протоном, если протон двигался со скоростью 0,3*10³

Содержание вопроса: Закон сохранения импульса и скорость движения ядра гелия после столкновения с протоном

Пояснение: По закону сохранения импульса, сумма импульсов перед и после столкновения должна быть одинаковой. Импульс вычисляется как произведение массы тела на его скорость.

Для начала, у нас есть информация о скорости движения протона до и после столкновения. Мы можем обозначить массу ядра гелия как m и массу протона как M (известно, что масса протона и ядра гелия имеют определенное отношение).

Давайте обозначим скорость движения ядра гелия до столкновения как v1 и скорость движения ядра гелия после столкновения как v2.

Перед столкновением:
Импульс протона: P1 = M * 0,3 * 10³ м/с
Импульс ядра гелия: P2 = m * v1

После столкновения:
Импульс протона: P3 = M * (-0,18 * 10³) м/с (отрицательное значение, так как протон отскочил назад)
Импульс ядра гелия: P4 = m * v2

Согласно закону сохранения импульса, P1 + P2 = P3 + P4.

M * 0,3 * 10³ + m * v1 = M * (-0,18 * 10³) + m * v2

Теперь, если мы используем известное отношение между массами протона и ядра гелия, мы можем заменить M и m в уравнении выше.

Из данного уравнения мы можем решить скорость движения ядра гелия после столкновения (v2).

Например:
Задача: Какова скорость движения ядра гелия после столкновения с протоном, если протон двигался со скоростью 0,3*10³ м/с и отскочил назад со скоростью 0,18*10³ м/с?

Дано:
Скорость протона до столкновения (v1) = 0,3 * 10³ м/с
Скорость протона после столкновения (v3) = -0,18 * 10³ м/с
Отношение масс протона и ядра гелия

Решение:
Заменяем значения в уравнении закона сохранения импульса и находим скорость движения ядра гелия после столкновения (v2).

Совет: Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется ознакомиться с основами физики, в том числе с законами сохранения импульса и энергии, а также с понятием импульса и его связью с массой и скоростью тела.

Дополнительное упражнение:
Протон массой 1,67 * 10^-27 кг движется со скоростью 2 * 10^5 м/с и сталкивается с ядром гелия массой 6,64 * 10^-27 кг. Если скорость протона после столкновения равна 1 * 10^5 м/с, найдите скорость движения ядра гелия после столкновения. (Учтите, что отношение масс протона и ядра гелия составляет 4:1).