Если кинетическая энергия релятивистской частицы равна её энергии покоя, то её импульс равен?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения этой задачи воспользуемся основными формулами специальной теории относительности (СТО), связывающими энергию, массу и импульс частицы. 1. Основные определения

  • Энергия покоя: E0=mc2cap E sub 0 equals m c squared, где mm — масса покоя частицы, cc — скорость света. Полная энергия: E=E0+Kcap E equals cap E sub 0 plus cap K, где Kcap K — кинетическая энергия. Релятивистское соотношение энергии и импульса:
    E2=(pc)2+(mc2)2cap E squared equals open paren p c close paren squared plus open paren m c squared close paren squaredЗдесь pp — искомый импульс.

2. Пошаговое решение По условию задачи кинетическая энергия частицы равна её энергии покоя: K=E0=mc2cap K equals cap E sub 0 equals m c squaredСледовательно, полная энергия частицы составляет: E=mc2+mc2=2mc2cap E equals m c squared plus m c squared equals 2 m c squaredТеперь подставим значение полной энергии Ecap E в уравнение связи энергии и импульса: (2mc2)2=(pc)2+(mc2)2open paren 2 m c squared close paren squared equals open paren p c close paren squared plus open paren m c squared close paren squaredРаскроем скобки: 4m2c4=p2c2+m2c44 m squared c to the fourth power equals p squared c squared plus m squared c to the fourth powerПеренесем слагаемое m2c4m squared c to the fourth power в левую часть уравнения: 4m2c4m2c4=p2c24 m squared c to the fourth power minus m squared c to the fourth power equals p squared c squared 3m2c4=p2c23 m squared c to the fourth power equals p squared c squaredРазделим обе части уравнения на c2c squared: p2=3m2c2p squared equals 3 m squared c squaredИзвлечем квадратный корень, чтобы найти импульс pp: p=3mcp equals the square root of 3 end-root m c Ответ Если кинетическая энергия частицы равна её энергии покоя, то её импульс равен 3mcthe square root of 3 end-root m c . В численных значениях это примерно 1.732mc1.732 center dot m c. Хотите, чтобы я рассчитал скорость этой частицы в долях от скорости света?

Форма ответа

Ваш аватар