Вопрос задан 28.12.2024 в 06:31. Предмет Физика. Спрашивает Иринка Иринка.

Протон, движущийся соскоростью 2*10^4 м/с, столкнулся с неподвижным ядром атома гелия. Рассчитайте скорость ядра атома гелия после удара, если скорость протона уменьшилась до 0,8*10^4 м/с. Масса ядра атома гелия больше массы протона в 4 раза

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Кузнецова Анастасия.

Для решения задачи будем использовать закон сохранения импульса. При упругом столкновении сумма импульсов до и после столкновения должна оставаться неизменной.

Обозначим:

  • массу протона как mm;
  • массу ядра атома гелия как MM, причем по условию M=4mM = 4m;
  • начальную скорость протона vp1=2104м/сv_{p1} = 2 \cdot 10^4 \, \text{м/с};
  • конечную скорость протона vp2=0,8104м/сv_{p2} = 0{,}8 \cdot 10^4 \, \text{м/с};
  • начальную скорость ядра гелия vHe1=0v_{He1} = 0 (оно неподвижно);
  • конечную скорость ядра гелия vHe2v_{He2}, которую и нужно найти.

Шаг 1: Запишем закон сохранения импульса

Согласно закону сохранения импульса для двух тел:

mvp1+MvHe1=mvp2+MvHe2m \cdot v_{p1} + M \cdot v_{He1} = m \cdot v_{p2} + M \cdot v_{He2}

Подставим известные значения, учитывая, что vHe1=0v_{He1} = 0 и M=4mM = 4m:

m(2104)=m(0,8104)+4mvHe2m \cdot (2 \cdot 10^4) = m \cdot (0{,}8 \cdot 10^4) + 4m \cdot v_{He2}

Шаг 2: Упростим уравнение

Разделим обе стороны на mm (массу протона), чтобы избавиться от mm:

2104=0,8104+4vHe22 \cdot 10^4 = 0{,}8 \cdot 10^4 + 4 \cdot v_{He2}

Теперь перенесем 0,81040{,}8 \cdot 10^4 в левую часть уравнения:

21040,8104=4vHe22 \cdot 10^4 - 0{,}8 \cdot 10^4 = 4 \cdot v_{He2}

Посчитаем разность:

1,2104=4vHe21{,}2 \cdot 10^4 = 4 \cdot v_{He2}

Шаг 3: Найдем vHe2v_{He2}

Разделим обе стороны на 4:

vHe2=1,21044=0,3104=3103м/сv_{He2} = \frac{1{,}2 \cdot 10^4}{4} = 0{,}3 \cdot 10^4 = 3 \cdot 10^3 \, \text{м/с}

Ответ

Скорость ядра атома гелия после удара составляет 3103м/с3 \cdot 10^3 \, \text{м/с}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос