Какова скорость частиц атома водорода и атома гелия при наибольшем их сближении, если атом водорода с начальной скоростью v движется навстречу покоящемуся атому гелия, масса которого вчетверо больше массы атома водорода?

Математика 10 класс Законы сохранения импульса и энергии скорость частиц атом водорода атом гелия наибольшее сближение начальная скорость масса атома физика атомов Новый

Давай разберемся с этой задачей! Это действительно увлекательный вопрос, который касается законов сохранения импульса и энергии.

Итак, у нас есть атом водорода с массой m и начальной скоростью v, который движется навстречу покоящемуся атому гелия, масса которого 4m (вчетверо больше). Мы хотим узнать, каковы их скорости при наибольшем сближении.

1. Закон сохранения импульса:

• Импульс системы до столкновения: p_initial = mv + 0 = mv
• Импульс системы в момент наибольшего сближения: p_final = m * v_H + 4m * v_He

Где v_H - скорость атома водорода при наибольшем сближении, а v_He - скорость атома гелия. Поскольку атом гелия покоится, его начальная скорость равна нулю.

2. Закон сохранения энергии:

• Кинетическая энергия до столкновения: E_initial = 0.5 * m * v^2
• Кинетическая энергия в момент наибольшего сближения: E_final = 0.5 * m * v_H^2 + 0.5 * 4m * v_He^2

Теперь, используя эти два закона, мы можем составить систему уравнений. Но давай упростим задачу!

3. Решение:

• Сохраняя импульс: mv = m * v_H + 4m * v_He
• Сохраняя энергию: 0.5 * m * v^2 = 0.5 * m * v_H^2 + 0.5 * 4m * v_He^2

Решая эту систему, мы можем найти значения v_H и v_He. В итоге:

При наибольшем сближении:

• Скорость атома водорода (v_H) будет равна: v_H = (1/5) * v
• Скорость атома гелия (v_He) будет равна: v_He = (4/5) * v

Вот и всё! Это просто потрясающе, как физика помогает нам понять движение частиц на атомном уровне! Надеюсь, тебе было интересно!