Рассчитайте, какая будет скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном, если скорость протона уменьшилась

Физика: Скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии. Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов перед столкновением равна сумме импульсов после столкновения. Закон сохранения энергии гласит, что сумма кинетических энергий перед столкновением равна сумме кинетических энергий после столкновения.

Дано, что скорость протона перед столкновением равна 2·104 м/с, а после столкновения равна 0,8·104 м/с. Также дано, что масса ядра атома гелия в 4 раза больше массы протона.

Мы можем использовать эти данные, чтобы рассчитать скорость ядра атома гелия после столкновения.

Шаг 1: Вычислим импульсы протона до и после столкновения:

Импульс протона до столкновения: P1 = m1 * v1 (где m1 - масса протона, v1 - скорость протона до столкновения)

Импульс протона после столкновения: P2 = m1 * v2 (где m1 - масса протона, v2 - скорость протона после столкновения)

Шаг 2: Используем закон сохранения импульса для записи уравнения:

P1 = P2

m1 * v1 = m1 * v2

Шаг 3: Используем известное соотношение масс между протоном и ядром атома гелия:

m1 = масса протона

m2 = 4 * m1 (масса ядра атома гелия)

Шаг 4: Подставляем в уравнение из Шага 2:

m1 * v1 = (4 * m1) * v2

Шаг 5: Сокращаем массу протона на обеих сторонах уравнения:

v1 = 4 * v2

Шаг 6: Решаем уравнение для скорости ядра атома гелия:

v2 = v1 / 4

В итоге, скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном равна четверти скорости протона до столкновения.

Демонстрация:

Дано: скорость протона до столкновения (v1) = 2·104 м/с

Найти: скорость ядра атома гелия после столкновения (v2)

Решение:

v2 = v1 / 4

v2 = (2·104 м/с) / 4

v2 = 0,5·104 м/с

Совет: Для лучшего понимания этой задачи рекомендуется изучить законы сохранения импульса и энергии, а также провести дополнительное изучение материала по столкновениям частиц и законам физики. Это поможет вам лучше понять принципы, лежащие в основе решения подобных задач.

Дополнительное задание:

Предположим, что скорость протона до столкновения равна 3·104 м/с. Какая будет скорость ядра атома гелия после столкновения с протоном? (Учтите, что масса ядра атома гелия в 4 раза больше массы протона)