Объяснение:
m ⁷₃Li = 7,01601 а.е.м.
m ²₁d = 2,0141 а.е.м.
m ⁴₂He = 4,0026 а.е.м.
Q = ? мэв
Решение
⁷₃Li + ²₁d ---> 2 ⁴₂He + Q
При грубом приближении масса частиц до реакции больше, чем после:
(7 + 2) > 4 * 2.
Значит, у продуктов реакции больше, чем у исходных ядер, кинетическая энергия и данная ядерная реакция не была эндоэнергетической, а, наоборот, экзоэнергетическая (с повышением энергии) и можно писать + Q
Для точного вычисления энергетического выхода через дефект масс надо знать массы ядер, т.е. из данных в условии масс надо вычесть массы электронов: me = 0,000548 а.е.м.
масса ядра изотопа лития : m( ⁷₃Li ) = 7,01601 - 3*0,000548 = 7,01601 - 0,001644 = 7,014366 а.е.м.
масса ядра гелия (α-частицы) : m (⁴₂He ) = 4,0026 - 2*0,000548 = 4,0026 - 0,001096 = 4,001504
дефицит массы: 7,014366 + 2,0141 - 2*4,001504 = 9,028466 - 8,003008 = 1,025458
энергетический выход: Q = 931,5Δm = 931,5 * 1,025458 ≈ 955,2 МэВ
ответ: 955,2 МэВ
Примечание: 955,2 МэВ -это очень большая энергия. Возможно, в условии что-то не учтено?
2. Найдём скорость вылета V0 через начальную кинетическую энергию Eк0:
Eк0 = m*V0²/2
Как говорилось выше, эта кинетическая энергия равна потенциальной энергии сжатой пружины Eпр:
Eк0 = Eпр
m*V0²/2 = Eпр
Потенциальная энергия пружины жёсткостью k, сжатой на величину x:
Eпр = k*x²/2, тогда
m*V0²/2 = k*x²/2
m*V0² = k*x²
V0 = √(k*x²/m)
V0 = √(1800 Н/м * (4 см)² / 80 г)
Переведу всё в СИ:
V0 = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / 0,08 кг)
V0 = √(36 м²/с²)
V0 = 6 м/с
3. На высоте h =1 м снаряд обладал потенциальной энергией относительно земли:
Eп = m*g*h
Прям перед падением на землю вся эта потенциальная энергия перешла в кинетическую (в добавок к кинетической энергии от пружины). Тогда перед падением кинетическая энергия:
Eк = Eпр + Eп
Eк = k*x²/2 + m*g*h
Распишем кинетическую энергию через массу m и искомую скорость V:
m*V²/2 = k*x²/2 + m*g*h
V = √(k*x²/m + 2*g*h)
V = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / (0,08 кг) + 2 * 10 Н/кг * 1 м)
V = √(56 м²/с²)
V ≈ 7,5 м/с