1)
Запишем реакцию распада плутония:
₉₄Pu²³⁹ → ₂He⁴ + ₉₂U²³⁵
Используя таблицу, находим энергию распада одного ядра плутония:
Q₁ = Δm·c² = (m плутона - m гелия - m урана)·c² =
= (239,05512-4,00260-235,04299) · 931,4 ≈ 8,87624 МЭв
2)
Число атомов в 1 кг плутония:
m / M = N₀ / Na
N₀ = m·Na / M = 1·6,02·10²³ / 0,239 ≈ 2,52·10²⁴
3)
Период полураспада плутония:
T = 80 000 000 лет ≈ 80 000 000 · 365 · 24 · 3600 ≈ 2,52·10¹⁵ c
4)
Число распавшихся атомов:
ΔN ≈ λ·N₀·Δt = 0,693·2,52·10²⁴·1 / 2,52·10¹⁵ ≈ 6,93·10⁸
5)
Энергия:
Q = Q₁·ΔN = 8,87624 · 6,93·10⁸ ≈ 6,15·10⁹ МЭв
Дано: m₁ = 1,62 т = 1620 кг; υ₀₁ = 0; υ₀₂ = 0; υ₁ = 7,2 км/ч = 2 м/с; υ₂ = 810 м/с.
Найти: m₂ - ?
Решение. В результате взаимодействия, длящегося некоторый интервал времени t, оба тела изменяют скорость своего движения. Поскольку система замкнута (это такая система тел, на которую не действуют внешние силы, а любые изменения состояния этой системы являются результатом действия внутренних сил системы), то причиной изменения скорости являются силы F₁₂ и F₂₁ - внутренние силы системы. Запишем для каждого тела второй закон Ньютона:
-m₁υ₁ - m₁υ₀₁ = F₁₂t; m₂υ₂ - m₂υ₀₂ = F₂₁t
Время взаимодействия t одинаково для обоих тел, а силы взаимодействия согласно третьему закону Ньютона равны по модулю и противоположны по направлению: F₁₂ = -F₂₁. Таким образом:
m₁υ₁ - m₁υ₀₁ = -(-m₁υ₁ - m₂υ₂). После преобразований получаем:
m₁υ₀₁ + m₂υ₀₂ = -m₁υ₁ + m₂υ₂ - закон сохранения импульса ( "-"m₁υ₁ так как пушка получила отдачу назад).
1620 × 0 + m₂ × 0 = -1620 × 2 + m₂ × 810
-3240 + 810m₂ = 0
810m₂ = 3240
m₂ = 4 кг
ответ: масса снаряда 4 кг.