Достаточно оттянуть и отпустить струну музыкального инструмента или стальную пластину, зажатую одним концом в тисках, как они будут издавать звук. Колебания струны или металлической пластинки передаются окружающему воздуху. Когда пластинка отклонится, например в правую сторону, она уплотняет (сжимает) слои воздуха, прилегающие к ней справа; при этом слой воздуха, прилегающий к пластине с левой стороны, разредится. При отклонении пластины в левую сторону она сжимает слои воздуха слева и разрежает слои воздуха, прилегающие к ней с правой стороны, и т.д. Сжатие и разрежение прилегающих к пластине слоев воздуха будет передаваться соседним слоям. Этот процесс будет периодически повторяться, постепенно ослабевая, до полного прекращения колебаний
Составим систему из двух уравнений:
1. Закон сохранения импульса:
m1 * V01 = m1*V1 + m2 * V2
2. Закон сохранения энергии:
m1V01^2/2 = m1V1^2/2 * m1V2^2/2
или же:
m1 * V01^2 = m1V1^2 * m1V2^2
Максимально упрощаем нашу систему для деления, приведя подобные и вынеся общие множители:
m1*V0 - m1*V1 = m2 * V2
m1*V0^2 - m1*V1^2 = m2 * V2^2
m1(V0 - V1) = m2 * V2
m1(V0^2 - V1^2) = m2 * V2
Делим и получаем:
V0 + V1 = V2
или же распишу более подробно:
m1 * V0 = m1 * V1 + m2(V0 + V1) (это закон сохранения импульса с заменой V2 на V1 + V0)
m1 * V0 = m1 * V1 + m2 * V0 + m2 * V1
(m1 - m2) * V0 = (m1+m2) * V1
Отсюда:
V1 = m1 - m2 *V0/m1 + m2
Теперь введем замену, обращая внимания на то, что по условию масса H < He в 4 раза.
t = m1/m2 = 4
n = V0/V1 = m1 + m2/m1- m2 = m1/m2 + 1/m1/m2 - 1= t +1/t-1 = 5/3 = 1.67