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 предметыУниверситетРелятивистская механикаскорость светапозитронрелятивистский импульсклассическая механикафизические основы механикиуниверситетская 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.