Какую долю от скорости света должна составлять скорость позитрона, чтобы его релятивистский импульс в n = 3.0 раза превышает его импульс, рассчитанный по формулам классической механики?
Другие предметы Университет Релятивистская механика скорость света позитрон релятивистский импульс классическая механика физические основы механики университетская физика
Чтобы решить эту задачу, нам нужно сравнить релятивистский импульс позитрона с его классическим импульсом. Давайте рассмотрим шаги, которые нам нужно выполнить.
1. Определение классического импульса:Классический импульс (p класс) определяется как произведение массы (m) на скорость (v):
p класс = m * v
2. Определение релятивистского импульса:Релятивистский импульс (p релятив) определяется по формуле:
p релятив = m * v / sqrt(1 - v^2/c^2)
где c - скорость света.
3. Условие задачи:По условию задачи, релятивистский импульс в 3.0 раза превышает классический импульс:
p релятив = 3 * p класс
4. Подставим выражения:Подставим наши выражения для импульсов в это уравнение:
m * v / sqrt(1 - v^2/c^2) = 3 * (m * v)
5. Упростим уравнение:Сократим массу m с обеих сторон (при условии, что m не равно 0):
v / sqrt(1 - v^2/c^2) = 3 * v
6. Упростим дальше:Теперь можем сократить v с обеих сторон (при условии, что v не равно 0):
1 / sqrt(1 - v^2/c^2) = 3
7. Возведем обе стороны в квадрат:Теперь возведем обе стороны в квадрат, чтобы избавиться от корня:
1 / (1 - v^2/c^2) = 9
8. Перепишем уравнение:Теперь умножим обе стороны на (1 - v^2/c^2):
1 = 9 * (1 - v^2/c^2)
1 = 9 - 9 * v^2/c^2
9. Переместим все в одну сторону:9 * v^2/c^2 = 9 - 1
9 * v^2/c^2 = 8
10. Найдем v^2/c^2:Теперь разделим обе стороны на 9:
v^2/c^2 = 8/9
11. Найдем скорость v:Теперь извлечем корень из обеих сторон:
v/c = sqrt(8/9)
v/c = 2.83/3
12. Ответ:Таким образом, скорость позитрона должна составлять:
v/c = sqrt(8/9) ≈ 0.943
Это означает, что скорость позитрона должна составлять примерно 94.3% от скорости света, чтобы его релятивистский импульс в 3 раза превышал классический импульс.