Уточнение деталей вопроса
Масса молекулы воды примерно в 9 раз больше массы молекулы водорода. Определите, какую скорость приобретет молекула воды при взаимодействии с молекулой
Ответ на вопрос
водорода, если они сталкиваются головками.
Для решения данной задачи необходимо использовать законы сохранения импульса и энергии. При столкновении молекулы воды и водорода происходит упругое соударение, то есть сохраняется импульс и энергия системы.
Из закона сохранения импульса следует, что сумма импульсов молекул до и после столкновения должна быть равна. Пусть масса молекулы водорода равна m, тогда масса молекулы воды будет равна 9m. Пусть скорость молекулы водорода перед столкновением равна v, а скорость молекулы воды – u.
Тогда перед столкновением импульс системы будет равен:
p1 = mv + 9mu
После столкновения молекула водорода отскочит с той же скоростью v, а молекула воды изменит свою скорость на некоторую величину Δu. Из закона сохранения импульса следует, что импульс системы после столкновения будет равен:
p2 = mv + 9m(u + Δu) + mv
Таким образом, сумма импульсов до и после столкновения должна быть равна:
mv + 9mu = mv + 9m(u + Δu) + mv
Раскрыв скобки и упростив выражение, получим:
Δu = -v/9
То есть скорость молекулы воды после столкновения уменьшится на величину, равную скорости молекулы водорода, деленной на 9.
Ответ: скорость молекулы воды после столкновения с молекулой водорода будет равна u — v/9.