помогите, пожалуйста. Найдите до какой скорости надобно разогнать 2 протона,чтоб они

Помогите, пожалуйста. Найдите до какой скорости надо разогнать 2 протона,чтобы они могли сблизиться до радиуса деяния ядерных сил (10^-15 м), преодолевая Кулоновское отталкивание. Какой термодинамической температуре подходит эта скорость?

Задать свой вопрос
1 ответ


Воспользуемся поначалу классическим (нерелятивистским) энергетическим расчётом.

Начальная кинетическая энергия
2-ух протонов с приданной им скоростью:

 E_o = \frac m_p v^2 2 + \frac m_p v^2 2 = m_p v^2 \ ;


Начальная возможная энергия 2-ух протонов
взаимодействующих электрически:

 U_o = k \frac e^2 R \ ,     где     R \     начальное расстояние.


Конечная кинетическая энергия двух протонов
в предверии возникновения ядерных сил:

 E = = m_p v_ocm^2 \     где     v_ocm \     остаточная скорость.


Конечная возможная энергия 2-ух протонов
взаимодействующих электрически:

 U = k \frac e^2 r \ ,     где     r \approx 10^-15 \    м окончательное расстояние
перед началом деяния ядерных сил.


По закону сохранения энергии
полная начальная энергия одинакова полной конечной:

 E_o + U_o = E + U \ ;

 m_p v^2 + k \frac e^2 R = m_p v_ocm^2 + k \frac e^2 r \ ;

 m_p v^2 - m_p v_ocm^2 = k \frac e^2 r - k \frac e^2 R \ ;

 m_p ( v^2 - v_ocm^2 ) = k e^2 ( \frac1r - \frac1R ) \ ;

 v^2 - v_ocm^2 = \frac k e^2  m_p  ( \frac1r - \frac1R ) \ ;

 v^2 = v_ocm^2 + \frac k e^2  m_p  ( \frac1r - \frac1R ) gt; \frac k e^2  m_p  ( \frac1r - \frac1R ) \ ;

 v_min^2 = \frac k e^2  m_p  ( \frac1r - \frac1R ) \ ;

положим, что    R \sim 1 \    метр.

 v_min = e \sqrt \frack m_p  ( \frac1r - \frac1R )  \ ;

 1.6 \cdot 10^-19 \cdot \sqrt \frac 9 \cdot 10^9  1.67 \cdot 10^-27  ( \frac1 10^-15  - \frac11 )  \approx 1.6 \cdot 10^-19 \cdot \sqrt \frac 3^2 \cdot 10^36  1.67  ( 10^15 - 1 )  \approx

 \approx 1.6 \cdot 10^-19 \cdot 3 \cdot 10^18 \cdot \sqrt 6 \cdot 10^14  \approx 0.48 \cdot 2.45 \cdot 10^7 \approx 0.48 \cdot 2.45 \cdot 10^7 \approx 1.18 \cdot 10^7 \ ;

 v_min \approx 1.18 \cdot 10^7 \    м/с    \approx 11 \ 800 \    км/с.


Приобретенная скорость в 30 раз меньше скорости света, а это означает, что отношение традиционного расчёта энергии к релятивистскому составляет:

 ( \frac1 \sqrt 1 - ( \frac130 )^2   - 1 ) / \frac12( \frac130 )^2  \approx 1.000834 \ ,

т.е. даёт условную ошибку около 0.000834, либо около 0.0834%, так что нет никакой неободимости создавать корректировку расчётов, так как сокрости протонов для заданных критерий малы, т.е. они - дорелятивистские.


Ответ:  v_min \approx 11 \ 800 \    км/с.



Вова Демарин
спасибо Вам огромное
, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт