Ноябрь 30th, 2008 by admin Posted in Законы динамики
Подставим в формулу второго закона Ньютона формулу определения ускорения. В результате получим:
Обратите внимание, что в левой части равенства мы получили уже знакомую нам величину FDt – импульс силы. В правой части равенства тоже стоят знакомые нам величины: mJ – конечный импульс и mJ0 – начальный импульс тела. Разность mJ – mJ0 представляет собой изменение импульса тела. Поэтому полученную нами формулу мы прочтем так: импульс силы равен изменению импульса тела.
Рассмотрим два взаимодействующих тела, например, бильярдные шары. Запишем для них формулу третьего закона Ньютона
F1 = – F2
и выведенную нами формулу:
F1Dt = m1J1 – m1J01 и
F2Dt = m2J2 – m2J02
Подставив два последних равенства в формулу третьего закона Ньютона и проведя преобразования, получим:
Это утверждение называют законом сохранения импульса: сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме их импульсов после взаимодействия. Однако закон справедлив лишь в том случае, если рассматриваемые тела взаимодействуют только друг с другом.
Быстро летящие бильярдные шары можно приблизительно считать взаимодействующими только друг с другом. Поэтому на чертеже выполяется векторное равенство: 5 м/с = 3 м/с + 4 м/с .
Ноябрь 30th, 2008 by iw Posted in Маховик и магнит одновременно
Легкий электрон в таком же магнитном поле имеет гораздо более высокую частоту прецессии: при величине магнитного поля 1 Т она равна 28 МГц (длина волны близка к 1 см). Для подобных измерений необходимо выбирать вещества, в которых есть
Не спаренные электроны например, растворы некоторых солей или парамагнитные кристаллы. Труднее измерить частоту свободного нейтрона. Для этого необходимо собрать нейтроны в пучок и пропустить его вдоль двух сильно намагниченных стальных блоков, направления магнитных волей которых противоположны. При этом исходный пучок расщепляется и вдоль каждого блока переходит равное число нейтронов. Если в пространстве блоками на нейтроны кроме постоянного магнитного поля, создаваемого этими блоками, действует еще высоко частотное магнитное поле определенной частоты то ориентация магнитных моментов части нейтронов изменяется на 180° и пучок преимущественно приходит вдоль второго блока. Тогда детектор нейтрона помещенный за этим блоком, зарегистрирует увеличение интенсивности выходящего нейтронного пучка. При величине магнитного поля 1 Т частота прецессии нейтронов составляет 29,5 МГЦ. С помощью таких экспериментов было доказано наличие магнитного момента и момента импульса у трех основных элементарных частиц. Однако описанным способом нельзя измерить величины магнитного момента и момента импульса по отдельности, поскольку частота прецессии зависит только от отношения этих двух величин.
Ноябрь 29th, 2008 by admin Posted in Нейтрон
В начале 1930 года появились данные о том, что под действием
альфа-лучей бериллий начинает испускать какой-то неизвестный
тип излучения. Это излучение обладало высокой
проникающей способностью и не меняло своего направления
под действием магнитного поля. Сначала решили, что это гамма-
лучи. Однако новое излучение не являлось гамма-лучами,
так как не обладало ионизирующим свойством и его невозможно
было обнаружить с помощью электроскопа.
Это излучение действительно невозможно было обнаружить
напрямую. Однако оно выбивало протоны из парафина, что и
дало возможность обнаружить его косвенно.
В 1932 году английский физик Джеймс Чедвик (1891 — 1974)
дал этому феномену удовлетворительное объяснение. Электромагнитное
излучение может сдвинуть разве что легкие электроны,
а не тяжелые протоны. Выбивать же протоны с такой легкостью
может лишь какая-то другая частица, масса которой
соизмерима с массой протона. Раз эта частица не ионизирует воздух,
значит, она не несет электрического заряда. Т. е. это и есть
та самая частица, которую ученые ищут вот уже более 10 лет. Так
как заряд частицы нейтрален, она получила название нейтрон.
Итак, ученым удалось обнаружить нейтрон, и Гейзенберг тут
же предложил протонно-нейтронную модель атома. Согласно этой
модели, ядро состоит только из протонов и нейтронов. Масса
нейтрона равна массе протона, а сумма протонов (р) и нейтронов
(л) равняется атомному весу (А). С другой стороны, заряд ядра
зависит только от положительно заряженных протонов, поэтому
заряд ядра равняется атомному числу (Z). Таким образом:
р + п = А, (Уравнение 7.1)
р = Z. (Уравнение 7.2)
Количество нейтронов можно определить путем вычитания
уравнения 7.1 из уравнения 7.2:
п = А — Z. (Уравнение 7.3)
Новая модель давала полное представление о структуре ядра
атомов тех элементов, чьи атомные веса приблизительно равнялись
целым числам.
Ноябрь 28th, 2008 by iw Posted in Цветные кварки
Все известные мезоны (пионы, каоны, миазоды резонансы ) и барионы (протон, нейтрон, гипероны, гиперонные резонансы), как и ряд других частиц, пока еще только теоретически предсказанных, удалось представить как комбинации всего четырех указанных видов кварков (d, и, s, с) и четырех антикварков (3, и, J, с). Следовательно, сотни вновь открытых различных элементарных частиц и резонансов можно рассматривать как частицы, состоящие из нескольких типов кварков и антикварков. Более того, кварковая модель позволила даже предсказать существование некоторых частиц как недостающих комбинаций нескольких кварков; многие из них впоследствии были обнаружены экспериментально. Это укрепило физиков в убеждении, что структуру адронов (т. е. мезонов и барионов) действительно составляют кварки и антикварки — особые частицы, которые по принципиальным причинам не могут существовать как свободные, а всегда только совместно — парами или в большем числе.
Модель протона (а также нейтрона и вообще барионов), состоящего из трех кварков, находящихся на плоском дне потенциальной ямы с бесконечно высокими стенками, позволяет объяснить, хотя бы качественно, все известные свойства элементарных
частиц, которые относятся к классу барионов.
