Протон и a-частица прошли одинаковую разницу потенциалов. Во сколько раз отличаются их скорости?

Протон имеет заряд  q_p=+1e    и массу   m_p=1,67*10^{-27}  кг

где e - элементарный заряд, его величина  равна величина заряда электрона e=-1,6*10^{-19} Кл.   Только у электрона "минус", а у протона "плюс".

Заряд а-частицы   q_a=+2e

Масса альфа-частицы составляет 6,644656·10−27 кг 

При прохождении разницы потенциалов энергия частицы изменяется на величину 

\Delta E=qU,  

 где q - заряд частицы, U - разность потенциалов

Тогда изменение энергии протона и альфа- частицы соответственно составит:

\Delta E_p=q_pU=+1*U=U

\Delta E_a=q_aU=+2*U=2U  

Кинетическая энергия протона:  

W_p=\frac{m_pv_p^2}{2}               W_p=\Delta E_p

\frac{m_pv_p^2}{2}=U                

 v_p=\sqrt{\frac{2U}{m_p}}             (1)

Кинетическая энергия альфа-частицы:

W_a=\frac{m_av_a^2}{2}                          W_a=\Delta E_a

   \frac{m_av_a^2}{2}=2U

v_a=\sqrt{\frac{4U}{m_a}}             (2)

Поделив (2) на (1), находим во сколько раз отличаются скорости:

\frac{v_a}{v_p}=\sqrt{\frac{\frac{4U}{m_a}}{\frac{2U}{m_p}}}=\sqrt{\frac{2m_p}{m_a}}

\frac {v_a}{v_p}=\sqrt{\frac{2 * 1,67 * 10 ^{-27}}{6,645 * 10 ^{-27}}}\approx 0,71

Комментарии