Протон, летящий со скоростью V0, упруго столкнувшись с неподвижным атомом, отклоняется **...

0 голосов
144 просмотров

Протон, летящий со скоростью V0, упруго столкнувшись с неподвижным атомом, отклоняется на угол α. Скорость протона после столкновения уменьшается до V1. Определите скорость атома после удара.
прошу рассмотреть релятивистский случай


Физика (219k баллов) | 144 просмотров
0

если сложно, то можно и нерелятивистский

Дано ответов: 2
0 голосов
Правильный ответ

Для нерелятивистского случая

(74.8k баллов)
0 голосов

Пусть M -  масса атома, P - его импульс после столкновения
Закон сохранения импульса справедлив и в релятивистском случае (запишем векторно)

\vec{p}_0 = \vec{p}_1+\vec{P}\\
P^2 = (\vec{p}_1-\vec{p}_0)^2 = p_0^2+p_1^2-2p_1p_0\cos\alpha

Выразим скорость атома из формулы для рел. импульса и подставим рел. импульсы протона до и после

\displaystyle
P^2 = \frac{M^2v^2}{1-v^2/c^2}\\\\
v^2(P^2/c^2+M^2) = P^2\\
v^2(1/c^2+M^2/P^2) = 1\\
v = \left[1/c^2+m^2/P^2\right]^{-1/2} = \\\\
= \left(\frac{M^2}{\frac{m^2v_1^2}{1-v_1^2/c^2}+\frac{m^2v_0^2}{1-v_0^2/c^2} - 2\frac{m^2v_0v_1}{\sqrt{1-v_0^2/c^2}\sqrt{1-v_1^2/c^2}}\cos\alpha}+\frac{1}{c^2}\right)^{-1/2}

(57.6k баллов)