Мы действительно сталкиваемся с необъяснимым исчезновением количества движения, когда радиоактивный атом выбрасывает электрон — бета-частицу.
В ядерной физике нам пришлось прибегнуть к помощи такого демона — крошечного «нейтрино», частицы, не обладающей ни массой, ни электрическим зарядом, по которым можно было бы обнаружить ее присутствие. В течение многих лет нейтрино оставалось невидимым, и многие действительно считали, что его невозможно обнаружить. Но тогда честно ли было утверждать, что нейтрино существует? Возможно, мы поступали неразумно, рассматривая нейтрино как реально существующую частицу, но как способ устранения незначительных и в то же время существенных нарушений закона сохранения количества движения гипотеза нейтрино была, по-видимому, ничуть не хуже любого другого способа выражения опытной истины. Гипотеза содействовала ясности мышления, и мы поручили нейтрино сразу несколько дел: помимо количества движения, нейтрино уносило некоторую порцию энергии и момент количества движения, восстанавливая баланс и этих величин. Это сделало его более приемлемым: право же, однорукому демону не место в науке! Недавно замечательные поиски физиков-экспериментаторов увенчались успехом: нейтрино было обнаружено. Наш демон занял подобающее место в принятой нами системе классификации научных фактов.
Проработайте предлагаемые задачи, заполняя пропуски, оставленные для ответов.
Вычислите полное количество движения в заданном направлении до столкновения, затем вычислите полное количество движения после столкновения. Обозначьте неизвестную вам скорость или силу через X, затем приравняйте суммарное количество движения до столкновения и после столкновения (т. е. предположите, что количество движения сохраняется) и решите уравнение относительно X.
Задача 5
Автомобиль массой 1500 кг, движущийся со скоростью 6 м/сек, догоняет грузовик массой 2000 кг, движущийся со скоростью 3 м/сек в том же направлении, и врезается в грузовик. Найдите скорость, с которой будут двигаться обе машины вместе.
Количество движения всегда сохраняется (т. е. суммарное количество движения не меняется при любом столкновении).
Начальное количество движения легкового автомобиля =
= (___)∙(___)∙____ (единицы)
Начальное количество движения грузовика =
= (___)∙(___)∙____ (единицы)
После столкновения суммарная масса равна ___ кг.
Обозначим скорость обеих машин, движущихся вместе после столкновения, через X м/сек.
Следовательно, количество движения обеих соединившихся машин, выраженное через X, равно (___)∙____ (единицы)
Поскольку суммарное количество движения в направлении вперед одинаково до и после столкновения, то ___ + ___ = ___ м/сек.
Следовательно, решая уравнение относительно X, получаем:
Конечная скорость Х = ___ м/сек.
Задача 6
Автомобиль массой 1500 кг, движущийся со скоростью 6 м/сек, сталкивается «в лоб» с автомобилем массой 2000 кг, движущимся со скоростью 3 м/сек. Найдите скорость обоих автомобилей после столкновения.
Суммарное количество движения до столкновения = количеству движения автомобиля 1 + количество движения автомобиля 2 = ___ + ___ ∙ ___ (единицы)
(Количество движения — вектор, обращайте внимание на знаки плюс и минус.)
Обозначив конечную скорость через X, получим:
Количество движения обоих автомобилей = ___ ∙ ___ (единицы)
Исходя из предположения, что количество движения сохраняется, получим уравнение ___ = ___
Следовательно, конечная скорость X равна ___ м/сек.
Задача 7
На грузовик массой 2000 кг, движущийся в северном направлении со скоростью 30 км/час по обледенелой дороге, налетает легковой автомобиль массой 1000 кг, движущийся по боковой улице в восточном направлении со скоростью 45 км/час. Вычислите скорость обеих машин, указав ее величину и направление.