Proton i jądro helu (składające się z dwóch protonów i dwóch 
Fizyka szkoła podstawowa
Fizyka: wzory, prawa i teoria. Rozwiązania zadań z omówieniem

Rozwązanie zadania:

fizyka w szkole podstawowej

Rozwiązania zadań z fizyki

Kliknij aby zobaczyć inne rozwiązania:
Rozwiązania zadań Fizyka podręcznik klasa 1 operon
Rozwiązania zadań Fizyka podręcznik klasa 1 Zamkor

Wybrane zadanie:

zad. 3 strona 39 Cytat:

Cytat: Proton i jądro helu (składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów) poruszają się w polu elektrostatycznym miedzy dwoma punktami A i B ... Świat Fizyki podręcznik dla uczniów gimnazjum, część 3

Świat Fizyki Podręcznik szkoła podstawowa (zamów podręcznik/ zbiór)

Rozwiązanie zadania:

Zapiszemy dane
 

 
Odp. a) Szukamy jaką pracę wykonuje pole nad jądrem heli oraz protonem
 

 
Obliczamy prace jaką pole elektrostatyczne wykona nad protonem i jądrem helu przesuwając je z punktu A do B. Korzystamy z zależności na napięcie w polu elektrostatycznym
 

 
dla protonu wartość pracy wynosi
 

 
dla jądra helu wartość pracy wynosi
 

 
Odp. Pole elektrostatyczne wykona dwukrotnie większą pracę nad jądrem helu niż nad protonem
 
Odp. b) Obliczamy szybkość protonu i jądra helu uzyskaną między punktami A i B:
 

 
Praca siły elektrostatycznej nad protonem i jądrem helu w czasie przesunięcia równa jest przyrostowi energii kinetycznej obu ciał (wynika to z zasady zachowania energii). Uwaga: w punkcie początkowym (A) oba ciała spoczywały, więc ich energie kinetyczne wynosiły zero.
 

 
Przekształcamy otrzymaną zależność tak, aby otrzymać wzór na szybkość (v)
 

 
Po uwzględnieniu zależności
 

 
otrzymujemy:
 

 
-dla protonu
 

 
-dla jądra helu
 

 
Porównujemy obie szybkości przez obliczenie ich stosunku
 

 
Odp. Prędkość protonu jest pierwiastek z dwóch razy większa od prędkości jądra helu
 
Odp. c) Obliczamy, która z cząstek uzyska większy pęd:
 

 
Z definicji pędu możemy zapisać wzór:
 

 
- dla protonu
 

 
- dla jądra helu:
 

 
po uwzględnieniu że:
 

 
otrzymujemy:
 

 
Odp. Pęd jądra helu jest dwa razy pierwiastek z dwóch razy większy od pędu protonu.
 
Odp. d) Wyznaczamy przyspieszenia obu cząstek korzystając z II zasady dynamiki Newtona
 
Szukane:
 

 
Na podstawie II zasady Newtona, zapiszemy wzorem przyspieszenie
 

 
- dla protonu
 

 
- dla jądra helu
 

 
Po uwzględnieniu
 

 
otrzymujemy:
 

 
Odp. Przyspieszenie protonu jest dwukrotnie większe od przyspieszenia jądra helu.
 
Odp. e) Wyznaczamy czas przebycia odcinka AB przez obie cząstki
 

 
Aby wyznaczyć czas w jakim każda z cząstek pokona odcinek AB skorzystamy z definicji przyspieszenia
 

 
szybkość początkowa vo wynosi zero, czyli
 

 
Przekształcamy wzór na przyspieszenie tak, aby wyznaczyć czas (t)
 

 
- czas dla jądra helu
 

 
- czas dla protonu
 

 
po uwzględnieniu że:
 

 
otrzymamy
 

 
Odp. Odcinek AB w krótszym czasie przebywa proton.