Какова скорость атомов, когда атом водорода с начальной скоростью v движется навстречу покоящемуся атому гелия, если масса атома гелия вчетверо больше массы атома водорода?

Физика 8 класс Законы сохранения импульса и энергии скорость атомов атом водорода атом гелия масса атома физика 8 класс закон сохранения импульса столкновение атомов Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения импульса. Давайте обозначим:

• m1 - масса атома водорода
• m2 - масса атома гелия
• v1 - начальная скорость атома водорода (v1 = v)
• v2 - скорость атома гелия (в нашем случае, он покоится, поэтому v2 = 0)
• v'1 - конечная скорость атома водорода после столкновения
• v'2 - конечная скорость атома гелия после столкновения

Согласно условию задачи, масса атома гелия вчетверо больше массы атома водорода:

m2 = 4 * m1

Теперь применим закон сохранения импульса. Импульс до столкновения равен импульсу после столкновения:

m1 * v + m2 * 0 = m1 * v'1 + m2 * v'2

Подставим массу атома гелия:

m1 * v = m1 * v'1 + 4 * m1 * v'2

Теперь можно сократить на m1 (при условии, что m1 не равно 0):

v = v'1 + 4 * v'2

Теперь нам нужно выразить скорость атома гелия после столкновения. Для этого мы можем использовать закон сохранения энергии, однако в данной задаче проще будет воспользоваться уравнением для упругого столкновения.

В упругом столкновении скорости связаны следующим образом:

v'1 - v'2 = v - 0

Теперь у нас есть система из двух уравнений:

1. v = v'1 + 4 * v'2
2. v'1 - v'2 = v

Теперь решим эту систему. Из второго уравнения выразим v'1:

v'1 = v + v'2

Подставим это значение во первое уравнение:

v = (v + v'2) + 4 * v'2

Упростим уравнение:

v = v + 5 * v'2

Теперь вычтем v из обеих сторон:

0 = 5 * v'2

Это означает, что v'2 = 0. Таким образом, скорость атома гелия после столкновения равна 0, что подтверждает, что атом водорода продолжает двигаться, а атом гелия остается в покое.

Теперь подставим v'2 = 0 в первое уравнение:

v = v'1 + 4 * 0

Это дает нам:

v'1 = v

Таким образом, после столкновения атом водорода продолжает двигаться с той же скоростью, а атом гелия остается в покое. Это происходит из-за того, что атом гелия значительно тяжелее атома водорода.

Ответ: Скорость атома водорода остается равной v, а скорость атома гелия равна 0.