Какая была скорость ядра гелия после столкновения с протоном, если протон двигался со скоростью 0,3*10³ м/с и отскочил

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать законы сохранения импульса и кинетической энергии.

Первым шагом в решении задачи является вычисление импульса протона до и после столкновения. Используем формулу для вычисления импульса:

\[p = m \cdot v\],

где \(p\) - импульс, \(m\) - масса, \(v\) - скорость.

Масса протона обычно составляет около \(1.67 \times 10^{-27}\) кг, а масса ядра гелия около \(6.64 \times 10^{-27}\) кг.

Таким образом, импульс протона до столкновения будет:

\[p_{\text{до}} = m_{\text{протон}} \cdot v_{\text{до}} = (1.67 \times 10^{-27} \, \text{кг}) \cdot (0.3 \times 10^3 \, \text{м/с})\].

Импульс протона после столкновения будет:

\[p_{\text{после}} = m_{\text{протон}} \cdot v_{\text{после}} = (1.67 \times 10^{-27} \, \text{кг}) \cdot (-0.18 \times 10^3 \, \text{м/с})\].

Учитывая, что скорость после столкновения противоположна направлению движения протона, она будет отрицательной.

Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов до и после столкновения должна оставаться постоянной:

\[p_{\text{до}} = p_{\text{после}}\].

Теперь мы можем записать уравнение:

\[m_{\text{протон}} \cdot v_{\text{до}} = m_{\text{протон}} \cdot v_{\text{после}}\].

Решая его относительно \(v_{\text{до}}\), получим:

\[v_{\text{до}} = v_{\text{после}}\].

Таким образом, скорость ядра гелия после столкновения с протоном будет равна 0,18 * 10³ м/с.

Массовое отношение протона к ядру гелия можно найти, используя соотношение масс:

\[m_{\text{протон}} : m_{\text{ядра гелия}} = 1 : x\],

где \(x\) - массовое отношение.

Подставим известные значения масс:

\[1.67 \times 10^{-27} : 6.64 \times 10^{-27} = 1 : x\].

Решая это уравнение, получаем:

\[x = \frac{6.64 \times 10^{-27}}{1.67 \times 10^{-27}} = 4\].

Итак, массовое отношение протона к ядру гелия равно 4.