Две частицы имеют отношение зарядов q 1 q 2 = 4 q 2q 1=4 и отношение масс m 1 m 2 = 2 m 2m 1=2, обе влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям с отношением радиусов R 1 R 2 = 3 R 2R...
Две частицы имеют отношение зарядов q 1 q 2 = 4 q 2q 1=4 и отношение масс m 1 m 2 = 2 m 2m 1=2, обе влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям с отношением радиусов R 1 R 2 = 3 R 2R 1=3. Определи отношение кинетических энергий W 1 W 2 W 2W 1 этих частиц.
Чтобы определить отношение кинетических энергий двух частиц, давайте сначала вспомним, как они связаны с массами, зарядами и радиусами их орбит в магнитном поле.
1. **Формула радиуса орбиты в магнитном поле**: Радиус R частицы в магнитном поле определяется по формуле:
R = (m * v) / (q * B),
где m - масса частицы, v - скорость, q - заряд, B - магнитная индукция.
2. **Отношение радиусов**: У нас есть отношение радиусов R1 и R2:
R1 / R2 = 3.
3. **Отношение зарядов**: Также известно, что отношение зарядов q1 и q2:
q1 / q2 = 4.
4. **Отношение масс**: И отношение масс m1 и m2:
m1 / m2 = 2.
Теперь подставим эти соотношения в формулу для радиусов:
R1 / R2 = (m1 * v1) / (q1 * B) / ((m2 * v2) / (q2 * B)) = (m1 * v1 * q2) / (m2 * v2 * q1).
Теперь подставим известные соотношения:
3 = (m1 / m2) * (v1 / v2) * (q2 / q1).
Подставляем значения:
m1 / m2 = 2, q1 / q2 = 4, тогда q2 / q1 = 1/4.
Таким образом, у нас получается:
3 = 2 * (v1 / v2) * (1/4).
Теперь решим это уравнение относительно v1/v2:
3 = (2/4) * (v1 / v2) => 3 = (1/2) * (v1 / v2) => v1 / v2 = 6.
Теперь мы знаем, что скорость первой частицы в 6 раз больше скорости второй частицы.
5. **Кинетическая энергия**: Кинетическая энергия W частицы выражается формулой:
W = (1/2) * m * v^2.
Теперь найдем отношение кинетических энергий W1 и W2:
W1 / W2 = (1/2 * m1 * v1^2) / (1/2 * m2 * v2^2) = (m1 / m2) * (v1^2 / v2^2).
Подставляем известные соотношения:
W1 / W2 = (2) * (v1^2 / v2^2).
Теперь найдем v1^2 / v2^2:
(v1 / v2)^2 = (6)^2 = 36.
Теперь подставим это значение:
W1 / W2 = 2 * 36 = 72.
Таким образом, отношение кинетических энергий W1 к W2 равно 72.
Ответ: W1 / W2 = 72.