Какова скорость протона после упругого лобового соударения с неподвижным ядром, если она составляет 60%

Для решения данной задачи о скорости протона после лобового соударения, давайте воспользуемся законами сохранения импульса и кинетической энергии.

Первым шагом определим, что у нас имеется упругий лобовой соударение, что означает, что момент импульса и кинетическая энергия будут сохраняться.

Момент импульса (L) до соударения равен нулю, так как протон движется прямо, а его начальная скорость равна V.

Момент импульса после соударения будет равен произведению массы протона (m) на его конечную скорость (v):

L = m * v

Также, по закону сохранения кинетической энергии, исходная кинетическая энергия должна быть равна конечной кинетической энергии.

Исходная кинетическая энергия (KE) равна половине произведения массы протона на квадрат его начальной скорости:

KE₁ = (1/2) * m * V²

Конечная кинетическая энергия (KE) равна половине произведения массы протона на квадрат его конечной скорости:

KE₂ = (1/2) * m * v²

По условию задачи, скорость протона после соударения составляет 60% от его начальной скорости, то есть:

v = 0.6 * V

Подставим это значение в уравнение момента импульса:

L = m * (0.6 * V)

Из закона сохранения момента импульса, у нас получается, что

0 = m * V - m * (0.6 * V)

0 = m * V - 0.6 * m * V
0.4 * m * V = 0
m * V = 0

Здесь стало ясно, что масса протона (m) является ненулевой и, следовательно, импульс протона (m * V) также равен нулю.

Теперь, когда мы знаем, что импульс протона после соударения равен нулю, мы можем найти его конечную скорость (v):

L = m * v
0 = m * v
v = 0

Таким образом, скорость протона после упругого лобового соударения с неподвижным ядром равна 0. Протон останавливается после соударения и отлетает назад.